РЕФЕРАТ

Отчет 154 с., 34 рис., 12 табл., 42 источника.

ЛЕН, ЛЬНЯНАЯ ТРЕСТА, МОБИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, СИСТЕМА ПНЕВМОТРАНСПОРТА, РЕЖУЩЕ-ОТДЕЛИТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, РАЗМАТЫВАЮЩИЙ АППАРАТ, ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА, КОРОТКОЕ ВОЛОКНО, ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, ХОЗЯЙСТВО, ПОЛЕ, АГРЕГАТ.

Объектом исследования является разработанная мобильная линия для первичной переработки льна, имеющая возможность быстрого монтажа и демонтажа, но требующая наличия приспособленного помещения для осуществления таких технологических процессов как размотка рулонов льна, доставленных с поля или места хранения, и первичная переработка льняной массы в короткое волокно.

Цель работы. Теоретическое исследование и обоснование технологического процесса, режимов и конструкции мобильного блочно- модульного агрегата для первичной переработки тресты льна в короткое волокно в условиях хозяйства.

В процессе научно-исследовательской работы были проведены теоретические и экспериментальные исследования льнокомбайна КВЛ-1 для первичной переработки льна в полевых условиях, который реализует следующие технологические процессы: подбор массы льна с поля, подача массы в дезинтегратор, пневматический транспорт и первичная переработка льняной массы в короткое волокно.

Научно обоснованы недостатки существующих мобильных агрегатов, разработаны основы теории технологического процесса и теоретически обоснованы конструктивные решения блочно-модульного агрегата для переработки льняной тресты в условиях сельскохозяйственного предприятия.

Даны рекомендации по проектированию мобильного блочно-модульного технического средства для переработки льна.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в Российской Федерации увеличивается производство льна, который является натуральным, экологически чистым и стратегическим сырьем, так как используется во всех отраслях промышленности: текстильной, трикотажной, обувной, медицине, автомобилестроении, строительстве, целлюлозно-бумажной, пищевой, химической, энергетической и др.

Лён – это высокорентабельная ежегодно возобновляемая техническая культура. В 2020 году в 19 регионах России посевная площадь льна составила около 53 тыс. гектаров.

Однако необходимо стимулировать возделывание льна во всех хозяйствах вне зависимости от формы собственности и объема производства. Стимулом развития льноводства, в частности, может служить вооружение производителя современным технически обеспечением, особенно на заключительной стадии технологического процесса – переработки льнотресты в волокно, что позволит значительно повысить рентабельность производства этой культуры.

Требуемое потребление коротких льняных волокон текстильными предприятиями в стране составляет около 100 тыс. тонн в год. Из-за отсутствия такого количества короткого льноволокна на внутреннем рынке, часть его закупается за рубежом. Зависимость от зарубежных поставок ставит под угрозу некоторые отечественные текстильные предприятия, работающие на этом сырье. Даже переход льнозаводов на производство однотипного льноволокна (вся льнотреста переводится в короткое волокно), которое является близким аналогом волокна льняного короткого, не закрывает потребность в коротких натуральных волокнах.

Создавшаяся ситуация говорит о необходимости увеличения собственной базы натурального сырья, из которого можно произвести короткие натуральные волокна для технического, бытового текстиля, утеплителей, нетканых полотен, крученых изделий, модифицированного волокна, ваты, обтирочных материалов, повязок, композитов и многих других материалов из натуральных волокон [1].

Развитие льняного производства и увеличение объёмов короткого натурального волокна ставит задачу снижения себестоимости, которую в первую очередь нужно решить применением недорогого, высокопроизводительного, энергоэффективного и простого по конструкции технологического оборудования. Кроме того, снижение себестоимости можно достичь мобильностью этого оборудования – возможностью свободного перемещения от поля к полю, а также за счет переработки тресты, на короткое волокно требуемых характеристик из массы или ленты различных исходных характеристик.

В настоящее время применяется для производства короткого и однотипного волокна из льнотресты различного качества ряд конструкций, работающих как на мобильных машинах так в стационарных условиях. Это дезинтегратор ДВЛ-2, предлагаются также мяльно-трепальные станки СМТ-200М и СМТ-500 [2]. Дезинтегратор является простым и проверенным практикой измельчительным устройством, поэтому применяется в России под маркой ДЛ-2М, Беларуси и Украины в технологических линиях для короткого и однотипного волокна, преимущественно для переработки льна, а станки СМТ-200М и СМТ-500 исследованы только в лабораторных условиях [3].

Имеет перспективу оригинальная конструкция мобильного агрегата КВЛ-1 Вяземского машиностроительного завода, прошедшая полевые испытания по прямому получению короткого льноволокна из ленты. Основным элементом мобильного устройства является дезинтегратор ДЛВ-2, где посредством принципиально нового взаимодействия между льнотрестой и рабочими органами происходит нарушение связи между волокном и древесиной. Предлагаемое техническое решение позволяет значительно снизить себестоимость получаемого однотипного льноволокна.

Кроме того, очень важно увязать параметры прицепного мобильного агрегата для переработки тресты льна в поле с самой технологией переработки льнотресты в волокно: выявить какова оптимальная пропускная способность агрегатов входящих в состав технологической линии, какова оптимальная «мощность» мобильного агрегата.

Комплексное рассмотрение этих вопросов позволит усовершенствовать технологию уборки льна с прессованием тресты в рулон.  Сократит транспортные расходы, сроки уборки и потери урожая, а также позволит эффективно использовать солому в качестве льнотресты.

Основной проблемой повышения эффективности льняного комплекса России является отсутствие инновационных технических средств для переработки соломы и тресты льна непосредственно в хозяйствах.

Экспериментальные испытания КВЛ-2 показали ряд существенных недостатков, не устранив которые, невозможно рекомендовать его в производство. Кроме того, до настоящего времени не были проведены его полномасштабные исследования.

Вышесказанное говорит о том, что необходимо изменить подходы к разработке конструкции агрегата для первичной переработки тресты непосредственно в хозяйстве максимально приблизив процесс к полю.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Современное состояние льняной отрасли в Российской Федерации и в Смоленской области

Лён-долгунец является одной из основных прядильных культур, возделываемых в течение многих веков на территории Российской Федерации.

В последние годы наблюдается поступательное увеличение объемов производства льноволокна. В настоящее время в среднем по стране урожайность льноволокна составляет 9,3 центнера с одного гектара (в 2015 году – 9,1 центнера с одного гектара). Министерство сельского хозяйства Российской Федерации активно поддерживает сельскохозяйственных производителей льняной отрасли, а также работает с переработчиками сырья.

По своим потребительским качествам лён превосходит хлопок, обладая высокими гигроскопическими свойствами и антисептическим эффектом. Продукция изо льна широко востребована в мире и имеет высокий экспортный потенциал.

В настоящее время хлопок стал малодоступен текстильным предприятиям из-за высокой цены и потребностей в больших объемах поставки. В этих условиях лён для Российской Федерации является практически единственным источником натурального сырья для текстильной промышленности и продукции из натуральной целлюлозы на базе льна.

Высокий инновационный потенциал льняной отрасли заключается в использовании льняного волокна при производстве композитных материалов, которые широко применяются в космической отрасли, судостроении, самолёто- и машиностроении.

По итогам 2015 года в Европе сосредоточено 70 % объема выращиваемого льна. Мировой лидер по объемам и качеству производимого льноволокна – Франция (в 2017 году посевные площади увеличены до 100 тыс. гектаров с 80 тыс. гектаров в 2016 году).

Основным экспортером льняной продукции является Китай (в 2015 году он экспортировал льняной продукции на 827 млн. долларов США). Доля Российской Федерации составляет всего 0,5 % мирового рынка льняной продукции.

Анализ развития отечественной льняной отрасли за последние десятилетия показывает, что с 1990 по 2016 год посевные площади льна в стране сократились с 418,0 тыс. гектаров до 48,5 тыс. гектаров, или на 369,5 тыс. гектаров, то есть на 88,4 %. Динамика изменения посевных площадей льна в Российской Федерации за 1990 – 2016 годы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.1. Динамика изменения посевных площадей льна в Российской Федерации за 1990 – 2016 годы.

Наибольшее сокращение посевных площадей льна происходит в основных льносеющих субъектах Российской Федерации: Новгородской области – на 93,7%, Псковской области – на 100%, Кировской области – на 98,5%, Вологодской области — на 82,9%, Ярославской области – на 89,5%, Костромской области – на 99,7%, Смоленской области – на 93%, Тверской области – на 93,4 %, данные о которых приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Изменение посевных площадей льна за 1990 – 2016 годы

За период с 1999 по 2016 год прослеживается тенденция снижения показателей посевных площадей и валового сбора с одновременным ростом урожайности льна.

Однако к 2020 году в стране посевные площади льна увеличились до 53 тыс. гектаров по сравнению с около 50 тыс. гектарами в 2019 году.

Кроме того, производителям льна-долгунца в Смоленской области также удалось остановить падение его производства и стабилизировать работу по восстановлению посевных площадей. Произошло увеличение посевных площадей с 3 тыс. гектаров в 2014 году до 5 тыс. гектаров в 2016 году.

В 2016 году Смоленская область занимала первое место по производству льноволокна среди 6 льносеющих регионов Центрального федерального округа и второе место среди 18 льносеющих регионов Российской Федерации.

Динамика показателей, характеризующих развитие льняной отрасли Смоленской области, приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Динамика показателей развития льноводства Смоленской области

Смоленская область одна из первых в стране приступила к развитию льняной отрасли в рамках реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 14.07.2007 № 446. В 2015 году была принята ведомственная целевая программа «Развитие льняного комплекса Смоленской области» на 2014 — 2017 годы (далее – ведомственная целевая программа) в рамках областной государственной программы «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия в Смоленской области» на 2014 — 2020 годы, утвержденной постановлением Администрации Смоленской области от 20.11.2013 № 928, главными задачами которой являлись техническая и технологическая модернизация производства и переработки льняного сырья, изготовление новых видов льнопродукции, повышение их качественных параметров и поставка конкурентных товаров изо льна на отечественные и зарубежные рынки.

Реализация мероприятий ведомственной целевой программы позволила привлечь на развитие отрасли свыше 730 млн. рублей инвестиций.

В ходе реализации мероприятий ведомственной целевой программы по развитию льняной отрасли Смоленской области к 2016 году по сравнению с 2011 годом были достигнуты следующие производственные показатели:

— посевные площади льна увеличились в 2,5 раза – с 2 тыс. гектаров до 4,9 тыс. гектаров;

— валовое производство льноволокна увеличилось в 4,6 раза – с 1,1 тыс. тонн до 5,1 тыс. тонн;

— валовое производство льносемян увеличилось в 3,4 раза – с 267 тонн до 906 тонн.

В настоящее время льняная отрасль Смоленской области представлена 16 льносеющими предприятиями (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2. Схема льняной отрасли Смоленской области.

За 2012-2016 годы обеспечен рост качественных показателей, характеризующих интенсификацию производства:

— урожайность льна (в переводе на льноволокно) с 1 гектара увеличилась в 1,6 раза – с 6,6 центнера до 10,3 центнера;

— урожайность льносемян с 1 гектара увеличилась в 1,9 раза – с 1,5 центнера до 2,8 центнера.

Достигнутые производственные показатели были обеспечены за счет проведения технического перевооружения льняной отрасли. За время реализации ведомственной целевой программы на техническую модернизацию льняной отрасли было направлено 152 млн. рублей из областного бюджета, что составило 65 % от общей суммы бюджетных средств на ведомственную целевую программу.

Спецификой Смоленской области является преобладание на территории малых и средних сельскохозяйственных предприятий мелкоконтурных полей, использование которых является определенным преимуществом при производстве продукции изо льна по сравнению с производством остальных сельскохозяйственных культур (зерновые, рапс), требующих значительных земельных массивов. Кроме того, наиболее затратными производственными процессами при возделывании льна являются уборка и первичная переработка.

Исходя из этого, при оказании государственной поддержки на техническое переоснащение производства приоритетным было определено предоставление субсидий на приобретение оборудования малой мощности для первичной переработки льна, что значительно повышает эффективность производства.

Техническая модернизация льняной отрасли к 2016 году позволила в 2 раза сократить затраты на производство по сравнению с 2012 годом.

В Смоленской области ведется активная работа в селекционно-семеноводческой сфере. Ежегодное выделение субсидий на воспроизводство оригинальных и элитных семян льна привело к улучшению сортового разнообразия и состава высеянных семян. В 2006 году высевалось 5-7 сортов, а к 2017 году высевается более 10 сортов отечественной и зарубежной селекции.

При этом значительную долю (36 %) занимают сорта смоленской селекции, 28 % – голландский сорт Агата, 24 % – сорта белорусской селекции, 12 % – сорта тверской селекции.

Сегодня семеноводством льна в Смоленской области занимаются открытое акционерное общество «Ярцевский льнозавод» и общество с ограниченной ответственностью «Извеково», которые ежегодно производят более 100 тонн элитных семян сортов льна смоленской селекции. Урожайность семян льна составляет 4-5 центнеров с 1 гектара.

Ежегодно за пределы Смоленской области реализуется 50-60 тонн семян льна, что составляет более 50 % от объема произведенных семян льна в Смоленской области. Смоленские семена льна широко востребованы в Вологодской области, Костромской области и в ряде других областей Центрального федерального округа.

В Смоленской области продолжается работа по совершенствованию технологии уборки льна на семенные и товарные цели.

В 2013 году на предприятиях муниципального образования «Вяземский район» Смоленской области, занимающихся льноводством, совместно с публичным акционерным обществом «Пензмаш» были апробированы технологии с применением очесывающих жаток для уборки льна на семена.

В результате усовершенствования технологий сократились потери и увеличился выход качественных семян льна. Так, на отдельных полях урожайность семян составила 7 центнеров с 1 гектара и выше. В 2014-2016 годах льносеющими предприятиями Смоленской области было собрано по 700 тонн семян льна, что в 2-3 раза больше объемов, произведенных в 2009-2011 годах.

Несмотря на то, что ведомственная целевая программа утратила силу, в рамках реализации областной государственной программы «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия в Смоленской области» на 2014 — 2020 годы, утвержденной постановлением Администрации Смоленской области от 20.11.2013 № 928, сохраняются мероприятия, направленные на развитие льноводства в Смоленской области:

— предоставлений субсидий сельскохозяйственным товаропроизводителям (кроме граждан, ведущих личное подсобное хозяйство) на оказание несвязанной поддержки в области производства льна-долгунца;

— предоставление субсидий сельскохозяйственным товаропроизводителям (кроме граждан, ведущих личное подсобное хозяйство), занимающимся выращиванием льна-долгунца, на производство реализованной льнотресты (в переводе на льноволокно);

— предоставление субсидий сельскохозяйственным товаропроизводителям (кроме граждан, ведущих личное подсобное хозяйство), занимающимся выращиванием льна-долгунца, на возмещение части затрат на приобретение сельскохозяйственной техники и (или) оборудования для производства и (или) первичной переработки льна-долгунца.

1.2 Основные проблемы развития льняной отрасли в Смоленской области

Льноводству в настоящее время свойственны проблемы, характерные и для других отраслей экономики, а именно:

— несовершенные меры регулирования со стороны государства;

— нестабильность рынка, возникшая под воздействием санкций;

— отсутствие высококвалифицированных специалистов;

— отсутствие инвестиций в строительство и модернизацию основных средств предприятий льняной отрасли Российской Федерации;

— отсутствие качественной отечественной льноуборочной техники;

— отсутствие современного российского оборудования для первичной переработки льнотресты;

— отсутствие поддержки льносеющих предприятий со стороны государства;

— слабая сырьевая база для производства длинного волокна. Перерабатывающие компании испытывают зависимость от импортного сырья и вынуждены закупать длинное волокно у стран-импортеров.

Сложное финансовое положение значительной части сельскохозяйственных товаропроизводителей льняной отрасли привело к возникновению следующих проблем:

— невозможность обновлять материально-техническую базу;

— сокращение закупок новой техники;

— отсутствие финансовых средств для приобретения минеральных удобрений и средств для проведения защитных мероприятий на посевах льна;

— физический износ основных средств производства, помещений для хранения семян льна, сушильно-сортировальной базы.

Сельскохозяйственные предприятия Смоленской области, которые выращивают лен, сталкиваются с проблемами, связанными со сбытом переработанного сырья и модернизацией оборудования.

К основным проблемам развития льняной отрасли в Смоленской области относятся:

— отсутствие специализированной техники и оборудования, что приводит к снижению качественных и количественных характеристик урожая, а также эффективности его дальнейшей переработки;

— низкий выход наиболее ценного продукта – длинного льноволокна (на уровне 40 — 45 процентов от общего количества получаемой готовой продукции);

— отсутствие современного технологического оборудования по переработке волокна;

— нехватка квалифицированных трудовых ресурсов для развития данной отрасли.

В связи с наличием указанных проблем динамика большинства производственных и экономических показателей производства льна неудовлетворительна, уменьшены его валовые сборы.

Низкая эффективность возделывания льна не стимулирует сельскохозяйственных товаропроизводителей к расширению посевных площадей данной культуры и увеличению производства продукции льняной отрасли.

Таким образом, потенциал развития льняной отрасли существенный, но необходима государственная поддержка.

Развитие льняного кластера Смоленской области – единственный путь не потерять культуру возделывания льна.

1.3 Основные направления развития льняного кластера Смоленской области

1.3.1 Основные цели и задачи

В силу благоприятных природно-климатических условий для возделывания льна (среди льносеющих областей Смоленский регион имеет наивысший балл интегрального индекса оценки естественных условий производства льна-долгунца, который равен 1,65) льняная отрасль занимает особое место в Смоленской области.

Наличие больших площадей, пригодных для выращивания высококачественного льна – важное конкурентное преимущество Смоленской области на всероссийском и мировом рынках. При условии максимального использования имеющегося потенциала в Смоленской области существует возможность возделывать лен на площади 100 тыс. гектаров, или на 10 % имеющейся площади пашни (в Российской Федерации за последние 5 лет посевные площади льна в среднем составляли 50-55 тыс. гектаров).

Льняная отрасль Смоленской области располагает богатым производственным и научным потенциалом. В Смоленской области испытывают новые сорта льна, технологии и машины, что позволяет увеличивать урожайность льнотресты.

В настоящее время в Смоленской области доходность льняной отрасли составляет 185 млн. рублей, или 2 % от суммарных доходов сельского хозяйства.

Для развития экономики Смоленской области необходимо применение такой формы организации и кооперации труда, которая могла бы обеспечить накопление и эффективное использование ресурсов территории. К такой форме можно отнести кластер.

Кластеры, соединяя в себе фундаментальную науку, проектно-конструкторские разработки и новые высокотехнологические производства, создают условия для перевооружения промышленности, определяют приоритетные инвестиционные вложения и формируют комплексные производственно-технологические пакеты для принятия выгодных инвестиционных решений. Привлечение инвестиций в кластер обеспечивает мультипликативный эффект развития экономики Смоленской области.

Целью развития льняного кластера Смоленской области является повышение конкурентоспособности и экономического потенциала льняной отрасли за счет реализации эффективного взаимодействия предприятий, научных учреждений и органов власти для расширения доступа к инновациям, технологиям и высококвалифицированным кадрам.

Стратегическая цель развития льняного кластера Смоленской области – возвращение Смоленской области лидирующих позиций в Российской Федерации по производству льна.

Задачами развития льняного кластера Смоленской области являются:

— создание благоприятного инвестиционного климата, повышение инвестиционной привлекательности льняной отрасли и повышение объема инвестиций в льняную отрасль;

— содействие эффективной реализации проектов, направленных на повышение конкурентоспособности участников льняного кластера Смоленской области;

— обеспечение эффективной методической, информационно-консультационной, научной и образовательной поддержки функционирования льняного кластера Смоленской области на региональном и отраслевом уровне;

— повышение эффективности работы сельскохозяйственных организаций за счет внедрения современных технологий производства высококачественного льноволокна;

— выстраивание эффективного взаимодействия между участниками льняного кластера Смоленской области;

— создание между участниками льняного кластера Смоленской области замкнутой производственной линии;

— увеличение экспорта льноволокна;

— устранение разрыва в цепочке «наука – образование – бизнес» в льняной отрасли;

— повышение эффективности деятельности участников льняного кластера Смоленской области за счет оптимизации внутреннего взаимодействия, а также развитие инфраструктуры;

— повышение эффективности коммуникации между участниками льняного кластера Смоленской области и органами государственной власти Смоленской области, органами местного самоуправления муниципальных образований Смоленской области, формирование единой стратегии развития;

— развитие взаимодействия между поставщиками и производителями, образовательными учреждениями, финансовыми и государственными институтами;

— организация международных контактов в целях выхода на новые рынки сбыта готовой продукции участников льняного кластера Смоленской области;

— содействие устойчивому развитию льняной отрасли в Смоленской области;

— содействие развитию науки и инновационной деятельности в сфере производства и переработки льна;

— развитие кооперативных связей участников льняного кластера Смоленской области;

— формирование эффективной системы взаимодействия между участниками льняного кластера Смоленской области;

— привлечение лучших экспертных ресурсов для реализации кластерных проектов;

— содействие привлечению прямых инвестиций для проектов, реализуемых в рамках льняного кластера Смоленской области.

1.3.2 Участники льняного кластера Смоленской области

Важным компонентом льняного кластера Смоленской области является его инфраструктура, к которой относятся образовательные организации, научно-исследовательские организации, финансовые институты.

Среди объектов инфраструктуры льняного кластера Смоленской области следует выделить федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Смоленская государственная сельскохозяйственная академия» (далее – ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА), которое осуществляет подготовку кадров, профессиональную переподготовку и повышение квалификации работников в сфере аграрно-промышленного комплекса (сельское хозяйство), лесного хозяйства, геодезии.

ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА занимается изучением производства льна и процессов его переработки.

В 2016 году ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА получила грант Министерства сельского хозяйства Российской Федерации по теме исследования «Разработка инновационной технологии переработки льна-долгунца как стратегического сырья», в рамках которого дана оценка комплексных приемов, определяющих качество агроценоза льна-долгунца, снижение рисков агроклиматических стресс-факторов, болезней, улучшение вылежки, обеспечивающих повышение выхода льняной продукции.

ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА уделяет особое внимание научным исследованиям и разработкам, проводимым молодыми специалистами. Актуальные темы диссертационных и магистерских работ, выполненных студентами и аспирантами указанного учреждения, будут востребованы в работе предприятий льняного кластера Смоленской области.

К основным направлениям реализации имеющегося потенциала льняной отрасли Смоленской области относятся вопросы совершенствования научного обеспечения развития льноводства. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Смоленская государственная сельскохозяйственная опытная станция имени А.Н. Энгельгардта» (далее также – ФГБНУ Смоленская ГОСХОЗ) является одним из старейших научно-исследовательских учреждений страны в сфере сельского хозяйства. Оно было основано в 1896 году. За период функционирования ФГБНУ Смоленская ГОСХОЗ смоленскими селекционерами создано 35 сортов льна-долгунца, ежегодно в ФГБНУ Смоленская ГОСХОЗ производится до 5 тонн оригинальных семян. В Смоленской области сортами льна-долгунца селекции ФГБНУ Смоленская ГОСХОЗ занято более 70% посевных площадей, а в Российской Федерации – около 30%.

В Смоленской области при возделывании льна также широко используются современные инновационные разработки федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт льна», расположенного в городе Торжке Тверской области, которое занимается селекцией льна-долгунца и нарабатывает технологии его возделывания и уборки.

Также планируется, что в рамках технологической инфраструктуры в состав льняного кластера Смоленской области войдет федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства» – единственное учреждение на территории Российской Федерации и всего постсоветского пространства, разрабатывающее специализированную технику для уборки льна, первичной переработки льнотресты, доработки семян, производства из них продуктов питания.

1.3.3 Структура управления льняным кластером Смоленской области

Управление льняным кластером Смоленской области планируется осуществлять советом льняного кластера Смоленской области, в состав которого войдут представители органов государственной власти Смоленской области, руководители предприятий – участников льняного кластера Смоленской области, руководители образовательных организаций Смоленской области. Целью деятельности совета льняного кластера Смоленской области является обеспечение стратегического руководства деятельностью льняного кластера Смоленской области.

На 2018 год запланировано создание специализированной организации по развитию льняного кластера Смоленской области с образованием юридического лица – ассоциации. К основным целям деятельности ассоциации относятся:

— объединение членов ассоциации для развития льняного кластера Смоленской области;

— повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции предприятиями льняного кластера Смоленской области, а также иных видов деятельности, осуществляемых членами ассоциации;

— повышение в обществе авторитета, престижа и общественной значимости деятельности членов ассоциации;

— качественная профессиональная подготовка работников организаций – членов ассоциации и индивидуальных предпринимателей – членов ассоциации;

— постоянная нацеленность на повышение стандартов деятельности членов ассоциации;

— содействие в реализации и защите прав и интересов членов ассоциации;

— разработка и установление стандартов и правил деятельности членов ассоциации, а также контроль за соблюдением требований указанных стандартов и правил.

Координатором льняного кластера Смоленской области будет являться автономная некоммерческая организация «Центр кластерного развития Смоленской области», которая будет решать следующие задачи:

— проведение анализа потенциала Смоленской области в части развития льняного кластера Смоленской области;

— разработка проектов программ развития льняного кластера Смоленской области;

— разработка и содействие в реализации инвестиционных программ, технико-экономических обоснований проектов и программ развития льняного кластера Смоленской области;

— проведение мониторинга состояния инновационного, научного, производственного, финансово-экономического потенциала льняного кластера Смоленской области и актуализация программ развития льняного кластера Смоленской области;

— организационное проектирование цепочек взаимодействия между участниками льняного кластера Смоленской области;

— содействие в разработке и продвижении бренда льняного кластера Смоленской области;

— содействие участию в совместных кластерных проектах участников льняного кластера Смоленской области, образовательных организаций и научных организаций;

— организация вебинаров, «круглых столов», конференций, семинаров для участников льняного кластера Смоленской области;

— проведение публичных обсуждений (стратегических сессий) проектов стратегий и программ развития льняного кластера Смоленской области;

— оказание содействия участникам льняного кластера Смоленской области при получении государственной поддержки;

— оказание содействия в выводе на рынок новых продуктов (работ, услуг) участников льняного кластера Смоленской области;

— оказание содействия участникам льняного кластера Смоленской области в посещении крупных российских и международных выставочных площадок;

— продвижение товаров (работ, услуг) участников льняного кластера Смоленской области на конгрессно-выставочных мероприятиях;

— оказание содействия в получении маркетинговых услуг (проведение маркетинговых исследований, позиционирование товаров, работ, услуг);

— организация и проведение обучающих тренингов, семинаров с привлечением сторонних организаций с целью обучения сотрудников организаций – участников льняного кластера Смоленской области;

— оказание содействия в проведении информационных кампаний в средствах массовой информации для участников льняного кластера Смоленской области в части освещения деятельности предприятий – участников льняного кластера Смоленской области, деятельности льняного кластера Смоленской области и перспектив его развития;

— координация развития внутрикластерных инициатив, целевых программ и проектов в интересах отдельных участников или группы участников льняного кластера Смоленской области;

— координация разработки и согласования программы развития льняного кластера Смоленской области;

— участие в разработке нормативных правовых актов, целевых программ развития льняной отрасли в Смоленской области;

— обобщение и распространение информации о достижениях науки и техники, российском и иностранном опыте в сфере развития льняной отрасли;

— выработка рекомендаций для органов государственной власти Смоленской области по внесению корректировок в региональные программы развития льняной отрасли Смоленской области.

1.3.4 Преимущества кластерного подхода в развитии льняной отрасли в Смоленской области

Процесс воспроизводства льна возможен только с помощью инвестиций, которые можно привлечь при помощи четко выстроенной цепочки государственного финансирования путем создания кластера.

Деятельность льняного кластера Смоленской области позволит сформировать замкнутый цикл производства льняной продукции с выпуском готовых изделий изо льна по принципу «от поля – до прилавка», а также организовывать проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Преимущества кластерного подхода:

— эффективное взаимодействие органов государственной власти Смоленской области, органов местного самоуправления муниципальных образований Смоленской области с бизнесом (представители органов государственной власти Смоленской области, органов местного самоуправления муниципальных образований Смоленской области выступают равноправными партнерами, влияя на принятие организационных и экономических решений в льняном кластере Смоленской области);

— повышение доступности различного рода финансовых ресурсов, участие в федеральных и региональных программах поддержки кластеров;

— развитие и модернизация производственной инфраструктуры, реализация совместных проектов организаций – участников льняного кластера Смоленской области в данной сфере;

— технологическое и организационное взаимодействие между участниками льняного кластера Смоленской области (стабильная технологическая цепочка: производство – переработка – сбыт);

— взаимодействие в области подготовки кадров, профессиональной переподготовки и повышения квалификации работников, улучшение кадрового обеспечения предприятий;

— уменьшение затрат на внедрение инноваций, повышение возможностей для внедрения внутренней специализации и стандартизации;

— развитие совместной брендовой политики;

— совместный выход на зарубежные рынки;

— повышение доступности и качества научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, формирование и развитие совместной научной базы и информационной среды;

— снижение издержек производства;

— повышение эффективности малых предприятий, что приводит к увеличению налогооблагаемой базы и налоговых поступлений в бюджет Смоленской области;

— снижение барьеров выхода на рынки сбыта продукции и поставок сырья и материалов, рабочей силы для средних и малых предприятий;

— повышение общей экономической устойчивости предприятий как внутри льняного кластера Смоленской области, так и за его пределами, что дает возможность субъектам малого и среднего предпринимательства получать доступ к финансовым ресурсам, которые раньше были недоступны;

— возможность для участников льняного кластера Смоленской области систематизировать возникающие проблемы и пути их преодоления совместными усилиями;

— появление инфраструктуры для научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок;

— возможности для более успешного выхода на внешние рынки.

Таким образом, кластер – это объединение целей, задач, сил, позволяющее реализовать возможности и защитить интересы каждого его участника.

Перевод льняной отрасли на кластерную основу позволит в дальнейшем увеличивать засеваемые площади, урожайность, качество льнотресты и, как результат, повысить производство выпускаемой продукции (льняных тканей и пряжи, нетканых и различных композитных материалов) за счет получения конкурентоспособной продукции.

Развитие льняного кластера Смоленской области позволит объединить науку и технику, производство и переработку, а также сбыт льняной продукции и создаст вертикально интегрированную систему государственного контроля с взаимовыгодным сотрудничеством с сельскохозяйственными товаропроизводителями и перерабатывающими предприятиями легкой промышленности, а также позволит привлечь средства федерального бюджета на финансирование мероприятий по развитию льняной отрасли в Смоленской области.

1.3.5 Мероприятия по развитию льняного кластера Смоленской области

Перечень основных мероприятий по развитию льняного кластера Смоленской области включает в себя следующие мероприятия:

1. Проведение маркетингового исследования состояния льняной отрасли Смоленской области, в ходе которого необходимо:

— провести анализ итогов работы льняной отрасли в 2017 году;

— оценить состояние производственной базы;

— провести анализ потребности, наличия и состояния техники для выращивания и первичной переработки льна.

2. Создание органов управления льняным кластером Смоленской области для повышения эффективности взаимодействия между участниками льняного кластера Смоленской области, привлечения инвестиций, взаимодействия с органами государственной власти Смоленской области, органами местного самоуправления муниципальных образований Смоленской области и федеральными органами государственной власти.

3. Комплекс мероприятий по продвижению льняного кластера Смоленской области, проводимый на регулярной основе и включающий в себя разработку сайта льняного кластера Смоленской области, подготовку презентации, продвижение информации о льняном кластере Смоленской области в средствах массовой информации, проведение конференций, семинаров, «круглых столов».

4. Развитие приоритетных направлений льняного кластера Смоленской области за счет внедрения углубленной специализации, современных технологий, повышения обеспеченности участников льняного кластера Смоленской области качественными семенами.

5. Улучшение сбыта продукции производителей Смоленской области путем создания коллективного регионального бренда и его продвижения.

6. Подготовка бизнес-планов, технико-экономических обоснований совместных кластерных проектов, в том числе создание новых товарных сегментов.

7. Формирование портфеля совместных кластерных проектов на 2019- 2020 годы.

8. Разработка и утверждение программы развития льняного кластера Смоленской области, которая включает:

— развитие сектора исследований и разработок;

— развитие научно-технической кооперации участников льняного кластера Смоленской области;

— развитие производственного потенциала и производственной кооперации;

— укрепление материально-технической базы, техническое и технологическое перевооружение участников льняного кластера Смоленской области.

Для разработки комплексного плана научных исследований предполагается объединить усилия научно-исследовательских и образовательных организаций, организаций машиностроения, предприятий легкой и текстильной промышленности, а также предприятий других отраслей экономики.

Таким образом, важное значение в рассматриваемом направлении должны занимать эффективные инновационные технические средства для первичной переработки соломы и тресты льна в поле. Они должны быть простыми, надежными, способными получать короткое волокно (моноволокно) различного функционального назначения для производства изделий технического и бытового назначения, снижать затраты на перевозку волокна в склады сырья или в места дальнейшей глубокой переработки. Их внедрение заинтересует переработчиков льна, тем самым привлечет дополнительные финансовые средства в отрасль, а значит, сделает указанные технические средства финансово привлекательными.

2. ОБЗОР И АНАЛИЗ АНАЛОГОВ БЛОЧНО-МОДУЛЬНОГО МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЬНОТРЕСТЫ В ХОЗЯЙСТВЕ

Основной проблемой повышения эффективности льнокомплекса России является отсутствие инновационных технических средств для переработки соломы и тресты льна в поле.

Современные исследования в этом направлении немногочисленны. Существует российский аналог – способ получения штапелированного волокна льна по прядильным характеристикам, близким к хлопковому волокну [2], который включает резку льнотресты (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1. Технологическая схема самоходной машины: 1 – треста на льнище; 2 – гладкие вальцы; 3 – резательные диски; 4 – мяльные вальцы винтовые; 5 – костроотделитель; 6 – вибрационный грохот; 7 – рулон полученного волокна.

Резку льнотресты осуществляют в поле на самоходной машине (рисунок 2.2) с обеспечением штапельной длины волокна ориентировочно от 30 до 40 мм и частичным его обескостриванием. Как заявляют авторы, использование данного изобретения позволит исключить первичную обработку льна на льнозаводах.

Анализ предлагаемого способа и самоходной машины показал, что для реальных полевых условий её производительность по тресте 2100 кг/ч, по волокну 540 кг/ч и невысокая засоренность волокна, равная 12 % одновременно такие результаты получить невозможно.

Рисунок 2.2. Вид самоходной машины: А – переработка льнотресты в поле; Б – переработка волокна на текстильном предприятии: 1 – узел подъема тресты;  2 – узел формирования слоя тресты; 3 – резательный узел; 4 – узел обескостривания; 5 – узел прессования; 6 – транспортер; 7 – тележка прицепная; 8 – кузов грузового автомобиля; 9 – узел глубокого обескостривания волокна; 10 – узел производства штапелированного волокна.

Если представить, что волокно после самоходной машины в поле будет иметь более высокую засоренность, чем 12 %, то затраты на производство волокна возрастут, так как может потребоваться доочистка волокна.

В самоходной машине реализовано несколько процессов, поэтому она будет достаточно металлоемкой, при работе в поле это может снизить её эффективность. В этом случае может увеличиться её потребляемая мощность, а также возрастет цена.

Следует отметить, что часть отмеченных недостатков, может быть исключено, но данная самоходная машина так и не была изготовлена, ни в виде экспериментальной установки, ни в опытном образце.

Существует также агрегат для уборки и переработки льна в штапелированное волокно [3], который включает механическую систему, перемещающуюся по полю и состоящую из узлов подъема слоя стеблей в виде ленты, их обескостривания и штапелирования. Вся механическая система расположена на съемной платформе, закрепленной на прицепном шасси, которое перемещается по полю с помощью автономного тягового средства. Система имеет возможность, отсоединения узла подъема ленты стеблей. Оставшаяся часть имеет функцию обескостривания тресты и включает мяльные валки, трепальный барабан, а также встряхивающее устройство для одновременного удаления костры и штапелирования волокна без операции резки и достижения средней длины волокон более 70 мм , причем после съема платформы с шасси механическая система может функционировать без узла подъема ленты стеблей в стационарных условиях.

На рисунке 2.3 изображен агрегат, убирающий и перерабатывающий лен в полевых условиях, и перерабатывающий лен в стационарных условиях.

Рисунок 2.3. Агрегат для уборки и переработки льна в штапелированное волокно: А – убирающий и перерабатывающий лен в полевых условиях; Б – перерабатывающий лен в стационарных условиях.

Агрегат позволяет эксплуатацию в двух вариантах — полевом и стационарном. Полевой вариант эксплуатации агрегата для уборки и переработки льна в штапелированное волокно позволяет осуществлять рабочий процесс следующим образом.

Агрегат в составе тягового средства (трактора 1) и прицепа 2 (рисунок 2.3 А), с установленной на нем платформой 3, на которой закреплена механическая система в составе узла подъема 4 ленты 5 и узла 6 для обескостривания стеблей и штапелирования перемещается по полю. При этом осуществляется подбор лент стеблей стланцевой тресты 5 и их переработку с конечным получением частично очищенного от костры штапелированного льняного волокна 7 со средневзвешенной штапельной длиной более 70 мм.

После переработки полученное волокно укладывается на поверхность поля. Сразу после укладки волокно 7 подбирается с поля, например, рулонным пресс-подборщиком, который формирует из него рулон 9 (рисунок 2.3 Б). Далее этот рулон с применением погрузочного средства укладывается на транспортное средство для перевозки на текстильное предприятие.

Второй вариант эксплуатации реализуется в стационарных условиях (рисунок 2.3 Б) платформа 3 снимается с шасси и устанавливается на опоры 8 для стационарной работы находящегося на ней узла 6. Заготовленные хозяйством в процессе уборки рулоны стеблей стланцевой тресты 9 из мест сезонного хранения доставляются к месту стационарной переработки. Там с помощью размотчика рулона 10 формируется слой стеблей тресты, который подается к узлу 6 для переработки. Полученное частично обескостренное штапелированное льняное волокно со средней длиной более 70 мм прессуется в кипы с применением пресса 11. После этого кипы поступают на текстильные предприятия.

Преимуществами данной разработки являются.

1. После съема платформы с шасси механическая система может функционировать в стационарных условиях. Это позволяет сократить издержки производства на транспортные расходы, связанные с необходимостью перемещения больших объемов тресты к месту ее переработки, как правило, расположенному за пределами хозяйства.

2. Вариативность использования позволяет эксплуатировать систему круглый год.

3. Освободившийся прицеп и тяговое средство направляются на выполнение иных, не связанных с льнопроизводством, операций.

4. Использование электропривода в стационарных условиях значительно сократит энергетические издержки производства.

Таким образом, предлагаемый вариативный способ эксплуатации системы позволит более рационально использовать тяговое средство и прицеп. Более того, появляется возможность повысить занятость сельского населения в осеннее-зимний период и получить доход от реализации льняного волокна, выработанного в стационарных условиях.

5. Возможность при работе узла обескостривания выполнять одновременно функции штапелирования волокна с достижением его средней длины более 70 мм позволяет получать волокно с требуемыми параметрами технологического качества. Такие параметры обеспечивают рациональную подготовку волокна и его переработку на прядильных машинах, например при получении смесовой хлопкольняной пряжи. Причем, исключение резки будет способствовать уменьшению доли волокон «пуховой группы», что повысит выход готового продукта.

Недостатки описанного агрегата аналогичны недостаткам самоходной машины [2], описанной выше. Это сложность конструкции, так как и в предыдущей машине, в этом агрегате, кроме обязательного поднимающего узла, реализовано еще несколько последовательно установленных узлов (процессов): мяльный, трепальный, встряхивающий и выводящий. Как отмечалось выше, это достаточно металлоэнергоемкие узлы, что, несомненно, потребует увеличенную мощность привода и массу, увеличит неравномерность работы агрегата, а значит, снизит его эффективность и производительность. В настоящее время этот агрегат также не изготовлен и соответственно не имеет практического применения

В 2015 году был разработан льнокомбайн КВЛ-1, предназначенный для первичной переработки льна с целью получения однотипного льноволокна из льна-долгунца в полевых условиях или в условиях стационара [4-8]. Данная полунавесная машина осуществляет в полевых условиях подбор льняной тресты, уложенной в ленту, отделение волокна от древесной части стебля (костры), и сбор готового волокна для передачи на последующую переработку. Конструктивно-технологическая схема КВЛ-1, а также общий вид и основные технологические узлы машины представлены на рисунках 2.4 и 2.5.

Льнокомбайн состоит из: рамы, на которой смонтированы ходовая часть, подборщика; дисковых ножей; вентилятора специального, устройство для нарушения связи волокна и древесины стеблей, устройства для отделения костры от волокна, гидравлической системы, аэродинамической системы транспортировки технологического материала, системы приводных валов.

Рама представляет собой пространственную конструкцию, сваренную из стальных профилей, образующую основной силовой каркас льнокомбайна.

Подборщик с транспортёром состоит из сварного каркаса, на котором смонтированы следующие узлы: копирующие колеса, подбирающий барабан с пружинными зубьями, цепной передачи с гидроприводом, приводящей во вращение барабан.

Дисковые ножи представляют собой остро заточенные диски, закрепленные с помощью ступиц на оси. Вращаются ножи вместе с осью при помощи гидропривода.

Устройство по отделению волокна от костры представляет собой сварной корпус («улитку»), внутри которого размещено рабочее колесо и смонтированы силовые элементы ударно воздействующими на льнотресту. Крепится рабочее колесо в подшипниковой опоре, смонтированной снаружи корпуса.

Гидравлическая система состоит из гидромоторов, вращающих рабочие органы, гидроцилиндров и системы трубопроводов, адаптированных для присоединения к буксирующему энергетическому средству (далее по тексту буксирующее ЭС).

а

б

Рисунок 2.4. Конструктивно-технологическая схема машины для первичной переработки льна в поле КВЛ-1: а – вид сбоку; б – вид сверху: 1 – узел подъема; 2 – узел резки; 3 – щелевая воронка; 4 – вентилятор; 5 – узел питания; 6 – гарнитура – устройство для нарушения связи волокна и древесины стеблей; 7 – основание машины.

	а)		б)
	в)		г)
	д)		е)
	ж)		з)

Рисунок 2.5. Вид льнокомбайна КВЛ-1: а  – общий вид; б – с буксирующим энергетическим средством; в – узел резки; г – устройство по отделению волокна от костры; д – приемная (всасывающая) воронка; е – при испытании в поле; ж – на  испытаниях в лабораторно-производственных условиях; з – модернизированный подбирающий аппарат без узла резки.

Устройство по разделению волокна и костры закреплено на воздуховоде аэродинамической транспортной системы и состоит из корпуса с входным отверстием и выходным окном специальной конфигурации, разделяющим технологический продукт на основе физико-механических свойств. Механизм установки устройства при переводе в транспортное положение позволяет сложить выступающие за габарит рамы льнокомбайна элементы.

Аэродинамическая система транспортировки технологического продукта представляет собой систему воздуховодов, соединяющих агрегаты льнокомбайна в единую технологическую цепочку.

Система приводных валов состоит из карданного вала, соединяющего буксирующее ЭС с льнокомбайном, главного вала с предохранительными устройствами и ременных передач, передающих крутящий момент на вентилятор и устройство по отделению волокна и костры.

Технологический процесс переработки льна. При работе льнокомбайна в поле, уложенная в ленты и вылежанная льнотреста, захватывается пальцами барабана подборщика, поднимается и направляется в режущий аппарат. Режущий аппарат разделяет ленту льнотресты для обеспечения дальнейшей обработки. Далее разрезанная треста при помощи вентилятора по аэродинамической системе транспортировки поступает в устройство для нарушения связи волокна и древесины стеблей, ударно-воздействующим на льнотресту. При этом происходит разрушение деревянистой части тресты и отделение волокна от костры. Имеющиеся в конструкции элементы совместно с вентилятором создают воздушный поток, который транспортирует технологический продукт (смесь волокна и костры) по воздуховодам в корпус устройства по разделению волокна и костры. В устройстве по разделению волокна и костры, на основе физико-механических свойств, происходит разделение технологического продукта. Волокно собирается в присоединенный к раме льнокомбайна тракторный прицеп, а костра, выдуваемая потоком воздуха, разбрасывается по полю.

Технические характеристики КВЛ-1 представлены в таблице 2.1.

При испытании КВЛ-1 в поле в 2016 году (рисунок 2.5 е) выявлен недостаток в подбирающем аппарате и узле резки (рисунок 2.5 в), первый из которых был модернизирован, а второй, по результатам предварительных исследований, был демонтирован (рисунок 2.4 з). В итоге в испытаниях, описанных в п. 2.2 использовался уже несколько модернизированный вариант КВЛ-1.

Таблица 2.1 – Основные технические характеристики КВЛ-1

На рисунке 2.6 представлена разработанная в Смоленской ГСХА конструктивно-технологическая схема машины для переработки льнотресты в однотипное и штапелированное волокно как отдельно в полевых условиях, так и в составе стационарных линий, организованных непосредственно в хозяйствах.

Рисунок 2.6. Мобильный агрегат первичной переработки льнотресты.

Гипотезами данной разработки являются:

1. Агрегат может функционировать в стационарных условиях максимально приближенных к месту производства тресты. Это позволяет сократить издержки производства на транспортные расходы, связанные с необходимостью перемещения больших объемов тресты к месту ее переработки, как правило, расположенному за пределами хозяйства.

2. Мобильность использования позволяет эксплуатировать агрегат круглый год.

3. Освободившиеся тяговое средство направляется на выполнение иных, операций.

4. Использование электропривода в стационарных условиях значительно сократит энергетические издержки производства.

5. Появляется возможность повысить занятость сельского населения в осенне-зимний период и получить доход от реализации льняного волокна, выработанного в стационарных условиях.

На основе проведенного обзора существующих технических средств для переработки льна в поле можно сделать следующие выводы.

Задача первичной переработки льняной тресты в поле является актуальной из-за отсутствия развитой сети льноперерабатывающих предприятий, территориально близко расположенных к производителю.

Данную задачу можно решить путем создания мобильных средств способных первично переработать тресту в поле или на стационарных площадках, организованных непосредственно в хозяйствах. Предлагаемые немногочисленные разработки представляются малоэффективными, металлоемкими и энергозатратными. Лабораторная и производственная проверка их невозможна, так как экспериментальные установки и опытные образцы отсутствуют, а наиболее перспективный образец имеет ряд недостатков и не может быть рекомендован для производства.

3. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Цели и задачи теоретических исследований

Актуальность исследований. Лен является стратегическим сырьем, так как продукция, полученная из семян и стеблей этого растения, используется во многих отраслях промышленности: текстильной, трикотажной, обувной, медицине, автомобилестроении, строительстве, целлюлозно-бумажной и др.

Одной из основных проблем повышения эффективности производства льноволокна является отсутствие инновационных технических средств для переработки тресты льна непосредственно в хозяйствах.

Объекты исследования. Предлагаемые мобильные устройства, предназначенные для переработки льнотресты в поле, а также разработанный ранее льнокомбайн полунавесной КВЛ-1 и его модернизированный вариант КВЛ-1М для первичной переработки льна в полевых условиях и соответственно технологические процессы, реализации мобильными устройствами первичной переработки льнотресты.

Цель работы. Обоснование и разработка макета конструктивных решений мобильного прицепного агрегата для переработки тресты льна в поле и в стационарных условиях.

Теоретическое обоснование технологического процесса и конструкции мобильного агрегата для первичной переработки тресты льна в короткое волокно в полевых и стационарных условиях хозяйства, производящего лен.

Задачи работы:

• дать оценку технического обеспечения технологий первичной переработки тресты мобильными устройствами;
• исследовать условия переработки тресты мобильными средствами;
• провести теоретические и экспериментальные исследования технологического процесса переработки тресты мобильными агрегатами;
• разработка теоретических основ инновационной технологии первичной переработки тресты льна мобильными блочно-модульными агрегатами;
• разработка методологии определения рациональных условий механической обработки стеблей льна в поле для получения волокна, которое может быть товарной продукцией низкой себестоимости и после доработки продукцией с высокой добавленной стоимостью, из которой можно изготовить изделия различного функционального назначения с необходимыми техническими характеристиками;
• разработка новой логистической схемы перевозки с полей первично переработанного лубоволокнистого материала вместо большого количества исходной тресты;
• повышение надежности технологической схемы, позволяющей с минимальными затратам получать короткое (моноволокно) и длинное волокно различного функционального назначения для производства изделий технического и бытового назначения. Она в несколько раз снизит затраты на перевозку волокна в склады сырья или в места дальнейшей глубокой переработки;
• научно обосновать конструктивные решения узлов и технологическую схему работы блочно-модульного мобильного агрегата для переработки тресты льна;
• дать рекомендации по применению мобильного технического средства переработки льна.

Практическая значимость исследований заключается в том, что мобильный агрегат будет являться неоспоримым эффективными новшеством для первичной переработки льнотресты непосредственно в хозяйствах. Агрегат делает возможным получение короткого льняного моноволокна прямо в поле, минуя операцию прессования соломы или тресты, при этом костра рассыпается в поле, повышая плодородия почвы. Агрегат позволит организовать первичную переработку льнотресты непосредственно в хозяйствах в период межсезонья.

3.2 Программа исследований

В соответствии с поставленными задачами определена следующая про­грамма исследования:

• изучение технологических процессов: первичной переработки льнотресты в короткое и длинное волокно;
• теоретические исследования технологического процесса переработки тресты мобильными агрегатами;
• изучение характеристик льнотресты в зависимо­сти от ее урожайности, влажности, засорённости;
• оценка технического обеспечения технологий первичной переработки тресты мобильными устройствами;
• определение эксплуатационных и технических характеристик проектируемого блочно-модульного прицепного агрегата;
• разработка графической модели мобильного блочно-модульного прицепного агрегата;
• разработка методики инженерного расчета пневмотранспорта блочно-модульного прицепного агрегата.

3.3 Методика проведения опытно-конструкторских работ

3.3.1 Описание проектируемого агрегата АБМ-1

В результате проведенного обзора существующего технического обеспечения технологии мобильной переработки тресты предложена следующая конструктивная схема (см. рисунок 2.6) блочно-модульного мобильного агрегата, предназначенного для переработки льняной тресты в хозяйствах, получившего условное наименование АБМ-1.

Агрегат АБМ-1 состоит из мобильной платформы, на которой смонтированы: дозирующие устройство; устройство для нарушения связи волокна и древесины стеблей; устройство для разделения волокна и костры; устройство для доочистки волокна; аэродинамической системы транспортировки технологического материала, системы управления механизмами и пресса для упаковки готового материала.

Мобильная платформа представляет собой пространственную конструкцию, сваренную из стальных профилей, опирающуюся на ходовую часть и образующую основной каркас агрегата.

Дозирующий аппарат состоит из размотчика рулонов тресты с направляющим транспортером.

Устройство по отделению волокна от костры представляет собой сварной корпус («улитку»), внутри которого размещено рабочее колесо и смонтированы силовые элементы, ударно воздействующими на массу льна. Крепится рабочее колесо в подшипниковой опоре, смонтированной снаружи корпуса.

Устройство по разделению волокна и костры закреплено на воздуховоде аэродинамической транспортной системы и состоит из корпуса с входным отверстием и выходным окном специальной конфигурации, разделяющим технологический продукт на основе физико-механических свойств. Механизм установки устройства при переводе в транспортное положение позволяет сложить выступающие за габарит рамы элементы.

Аэродинамическая система транспортировки технологического продукта представляет собой систему воздуховодов, соединяющих вентилятор и агрегаты в единую технологическую цепочку.

Принцип работы агрегата АБМ-1. При работе машины в поле упакованная в рулоны треста доставляется транспортным средством и направляется в размотчик рулонов. Дозирующие устройство направляет ленту тресты в приемную всасывающую воронку с конфузором и далее через всасывающий воздуховод-конфузор поступает в устройство по отделению волокна от костры (дезинтегратор) (см. рисунок 2.6). Костроволокнистая масса после дезинтегратора при помощи воздушного потока, создаваемого самим дезинтегратором, через воздуховод подается в устройство для отделения костры от волокна (разгрузитель, трясилка). В этом устройстве волокно отделяется от костры, на основе физико-механических свойств. Далее волокно собирается в прессовальное устройство, а костра, выдуваемая потоком воздуха, удаляется за пределы площадки.

3.3.2 Методика планирования экстремальных экспериментов

Планирование эксперимента — это процедура выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения задач с требуе­мой точностью [3]. Для решения поставленных выше задач в настоящей работе используется методика планирования экстремальных экспериментов.

Выбор методики планирования экстремальных экспериментов объясняет­ся тем, что она позволяет одновременно решить следующие задачи:

1. построить математическую модель производительности прицепного агрегата АПЛ-1;
2. построить математическую модель часового расхода топлива прицепного агрегата АБМ-1.

В настоящее время в теории планирования экспериментов разработано множество планов, обладающих различными свойствами. В данной работе ис­пользуется симметричный композиционный план типа В_к, обладающий тем преимуществом, что обеспечивает получение наименьшего объема эллипсоида рассеяния оценок коэффициентов. С экспериментальной точки зрения симметричный композиционный план типа В_к обладает тем преимуществом, что позво­ляет сократить число опытов и в тоже время возможно меньше отличающимся от непрерывных планов по О-оптимальности [9]. Это сокращает время прове­дения экспериментов и позволяет повысить точность результатов эксперимен­тальных исследований.

Основная цель любой оптимизационной задачи — установление таких па­раметров, при которых достигается экстремальное значение выбранного крите­рия.

Выбрать критерий оптимальности при разработке МТА методически трудно, так как эффективность любого агрегата характеризуется показателями, среди которых нет единого и универсального. Неверно принятый критерий оптимизации, как правило, приводит к грубым просчетам, снижает или практиче­ски сводит на нет ценность полученных результатов.

Анализ показывает, что в качестве критерия оценки часто принимают различные экономические, технические и эксплуатационные показатели, по­этому оптимальные параметры существенно отличаются друг от друга. Кроме того, в процессе исследования по оптимизации МТА не сравнивают и не соизмеряют эти показатели. Следует также отметить, что существующая мето­дика разработки агротехнических требований, а также их содержание не позво­ляют связать единым критерием оценки различные машины. Однако можно ут­верждать, что в основу новой методики целесообразно положить принцип диф­ференцированной оценки эффективности качественного показателя.

Таким образом, в общем случае в качестве критерия оценки эффективно­сти сравниваемых вариантов должен быть выбран единый обобщенный показа­тель, обеспечивающий наиболее выгодный компромисс между отдельными показателями.

Для решения поставленной задачи следует выяснить, какая зависимость существует между величиной показателя и его оценкой, как свести воедино от­дельные показатели и найти комплексную оценку, а также определить их отно­сительные весомости.

Общий порядок оптимизации предусматривает следующие этапы:

• выбор объекта оптимизации и сбор априорной информации;
• выбор отдельных показателей, характеризующих эффективность оп­тимизируемого объекта;
• обсуждение и выбор оптимизируемых параметров и предполагаемых диапазонов их изменения;
• выбор метода обобщения отдельных показателей (выбор критерия оценки);
• определение весомости (важности) отдельных показателей;
• установление физических связей отдельных показателей и оптимизи­руемых параметров;
• определение величины переменных оптимизируемых параметров, со­ответствующих экстремальному значению выбранного критерия оценки.

Независимые переменные факторы обозначены:

X₁, X₂,…X_n (3.1)

Функция отклика обозначена

у = f (X₁*X₂*…*X_n) (3.2)

Целевую функцию (3.2) аппроксимируем полиномом вида

(3.3)

где: , , , – теоретические коэффициенты регрессии.

По результатам опытов рассчитывают выборочные оценки коэффициен­тов модели и строят уравнение регрессии.

(3.4)

где: у – выборочная оценка для критерия оптимизации.

Полином (3.4) имеет порядок второй степени, который для практическо­го описания процесса производительности и массового расхода топлива доста­точен.

При построении математических моделей производительности и часового расхода топлива прицепного агрегата КВЛ-1М выбраны критерии оптимизации (функции отклика) W и Q.

В качестве независимых переменных были выбраны: пропускная способ­ность КВЛ-1М (Х₁), влажность льнотресты (X₂). Зависимыми пе­ременными являлись производительность и часовой расход топлива.

Локальную область определения факторов установили из априорных со­ображений. Было решено варьировать каждым из факторов на двух уровнях. Выбранные факторы, их интервалы варьирования и установленные уровни ука­заны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Уровни варьирования факторов

Перед началом эксперимента фактор кодируется по формуле

где: Xi — кодированное значение фактора;

х_t^b — натуральное значение фактора на верхнем уровне;

х_t0 — натуральное значение фактора на основном уровне;

∆x_t — интервал варьирования фактора;

где: x_t^B — значение фактора на верхнем уровне;

x_t^H — значение фактора на нижнем уровне.

Таблица 3.2 – Матрица симметричного композиционного плана второго порядка в кодовом масштабе

Чтобы установить физическую связь между выбранными показателями эффективности и переменными факторами был составлен симметричный ком­позиционный план типа В_к. План эксперимента в кодовом масштабе записан в таблице 3.2.

3.3.3 Методика проведения экспериментов и математическая обработка результатов

После выбора плана переходят непосредственно к эксперименту. Чтобы исключить влияние систематических ошибок, вызванных внешними условиями (например, неточным контролем расхода топлива и др.), рекомендуются опыты, заданные планом эксперимента, проводить рандомизировано во времени, то есть в случайной последовательности. Порядок проведения опытов можно вы­бирать, например, по таблице случайных чисел. При организации эксперимента следует учитывать необходимость иметь оценку дисперсии опыта S_y². Эта дисперсия может быть известна и до начала опытов, например, по аналогичным ранее проведенным работам, но обычно ее оценивают в процессе эксперимента. Единственная возможность это сделать — повторять (дублировать) опыты.

Если все опыты, заданные планом, выполняют по одному разу, а один из них (чаще в центре плана) дублируют несколько раз, то дисперсию опыта рас­считывают по формуле:

(3.7)

где: у_0g – результат g-го дубля (повтора) опыта в центре плана;

– среднее арифметическое значение всех n₀ дублей центрального опыта;

f₁ — число степеней свободы.

Число степеней свободы — понятие, учитывающее в статистических си­туациях связи, ограничивающие свободу изменения случайных величин. Это число определяется как разность между числом выполненных опытов и числом констант (средних, коэффициентов и пр.), подсчитанных по результатам тех же опытов.

В данном случае при определении S_y² по формуле (3.7) требуется пред­варительно подсчитать одну константу . Поэтому

(3.8)

Далее расчет коэффициентов регрессии модели (3.14) проводят по фор­мулам:

₀ =c_{1 u} – c₂ ²_iuy_u

b_i=c_3iuy_u

b_ij=c_4uy_u (3.9)

b_ii=c₅²_tuy_u+c₆²_iuy_u – c₂₄

где: с1, с2, с3, с4, с5, с6, с7, с8, с9, с10- вспомогательные константы (см. таблицу 3.2);

К— число факторов;

N — число опытов.

А их дисперсии, среднеквадратические ошибки и ковариации – по фор­мулам:

S²_b0=c₁S²_y; S_b0=c₇S²_y; S²_b0=c₇b²_y; S_b1=c₈S_y;

S_ij=c₄S²_y; S_ij=c₉S_y; S²_bij=c₇S²_y; S²_bij=(c₅+c₆)S²_y; S_ij=c₁₀S_y; (3.10)

COV_b0bu= — c₂S²_y; COV_bybu= c₈S²_y

После расчета коэффициентов регрессии проверяют гипотезу об их стати­стической значимости.

Следует отметить, что процедура проверки статистических гипотез в об­щем случае формально предусматривает сравнение некоторого критерия, рас­считанного по экспериментальным данным, с его табличным значением при выбранном заранее уровне значимости а или, что то же самое, доверительной вероятности 1 – ɑ. Уровень значимости а по сути дела определяет наибольшую вероятность отвергнуть правильную гипотезу, то есть наибольшую вероятность в предположении о том, что экспериментальный вариант ошибочен.

Если найденное по экспериментальным данным значение критерия попадает в область, соответствующую уровню значимости, то проверяемая гипотеза неверна и ее следует отвергнуть, совершив ошибку с вероятностью а. Если же экспериментальное значение критерия попадает в область, соответствующую вероятности 1 – ɑ, то проверяемую гипотезу принимают, совершив ошибку, свя­занную уже с альтернативной гипотезой.

Для проверки гипотезы о статистической значимости коэффициентов регрессии, прежде всего, рассчитывают дисперсию оценок коэффициентов. Далее определяют величину доверительного интервала [3].

(3.11)

где: t_{ɑt —} критерий Стьюдента, берется из таблиц в зависимости от уровня значимости ɑ и числа степеней свободы f₁ при определении диспер­сии опыта S_y²;

S_{bi —} среднеквадратическая ошибка в определении коэффициента рег­рессии.

Коэффициент считается статистически значимым, когда его абсолютная величина больше доверительного интервала или равна ему, т.е.

|b|≥∆b_t (3.12)

или

|b|≥t_ɑtS_bi (3.13)

Таблица 3.3 – Вспомогательные константы для планов типа В_к

Смысл последнего неравенства заключается в том, что абсолютная вели­чина коэффициента должна быть в t раз больше, чем ошибка его определения.

Следующим этапом обработки данных является проверка гипотезы об адекватности модели, т. е. поиск ответа на вопрос, можно ли использовать по­лученное уравнение или необходима более сложная модель.

Гипотезу об адекватности чаще всего проверяют с помощью F-критерия (критерия Фишера).

Его расчетное значение определяют по формуле:

(3.14)

где: S_неад.² — дисперсия неадекватности математической модели.

(3.15)

где: у_расч и у_эксп — значение отклика в i-м опыте, соответственно рассчи­танные по уравнениям регрессии и определенные экспериментально;

f₂ — число степеней свободы

(3.16)

где: К’ — число оставленных коэффициентов уравнения (включая b₀);

N — число опытов плана.

Таким образом, F-критерий, представляющий собой отношение диспер­сии неадекватности и дисперсии опыта, по сути дела отвечает на вопрос, во сколько раз модель предсказывает хуже показатели по сравнению с опытом.

Гипотезу об адекватности уравнения принимают в том случае, когда рас­считанные значения F-критерия не превышают табличного для выбранного уровня значимости, то есть

(3.17)

Для использования уравнений регрессии в качестве расчетных формул и интерпретации результатов опытов необходимо их преобразовывать к имено­ванным величинам (раскодировать) с учетом формулы (3.15).

После получения адекватных математических моделей проводят оптимизацию объектов исследований. Для этого определяют координаты оптимума поверхности отклика и изучают ее свойства в окрестностях оптимума.

3.3.4. Методика исследования ленты льнотресты в рулоне

Перед началом проведения исследований ленты льнотресты после размотки рулона выделяли участки, на которых определяли характеристику.

Засоренность участка сорными растениями, влажность льнотресты определяли по ГОСТ 20915-75 /22/.

Характеристику ленты и культуры в ленте определяли на трех характер­ных участках ленты, расположенных не менее чем в 20 м от смежного участка ленты.

Высоту и толщину ленты, а также просвет между стеблями изме­ряли одновременно; измерения проводили в трех точках по ширине, в десяти точках по длине ленты с интервалом 5-10 м. При измерениях использовали ли­нейку с погрешностью не более ±1 см. Высоту ленты определяли путем измере­ния расстояния от поверхности стола до верхней части ленты.

Просвет между столом и валком определяли путем измерения расстояния от поверхности стола до нижней части ленты.

Разница между высотой ленты и просветом между столом и лентой соот­ветствовала толщине ленты.

Ширину ленты измеряли в тех же местах, где и параметры ленты. При этом рулеткой замерялось расстояние меж­ду краями ленты.

Массу одного погонного метра ленты определяли с помощью приспособ­ления для разрезания валка льнотресты. Для этого на двух участках ленты, расположенных не ближе 20 м от смежного участка, в трех случайно взятых местах каждого участка выре­зали по одной части длиной 1 м и каждую часть ленты взвешивали. Взвешива­ние проводили с погрешностью не более ±5,0 г. Массу одного метра ленты вы­числяли как среднее всех измерений с округлением до первого десятичного зна­ка.

Засоренность ленты почвой определяли следующим образом: на одном случайно выбранном валке в пяти местах, расположенных через 10 м по длине ленты, вырезали по одной части ленты длиной 1 м. Всю растительную массу вместе с почвой, находящейся на ленте и в ленте, а также комья почвы, находя­щиеся под лентой, рядом с лентой не далее 15 см, собирали на брезент и взве­шивали с погрешностью не более ±5,0 г. Затем растительную массу с брезента убирают так, чтобы почва оказалась на брезенте. После этого почву взвешивают с погрешностью не более ±5,0 г.

Засоренность ленты почвой 3_n, % вычисляют по формуле:

(3.18)

где: q_nb — масса почвы, попавшей в ленту, кг;

q₀ — общая масса части ленты с почвой, кг.

Результаты исследований «мощности» ленты (кг/п.м.) использованы для моделирования параметров агрегата и режимов его работы.

4. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ, РЕЖИМОВ РАБОТЫ И КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЛОЧНО-МОДУЛЬНОГО МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЬНОТРЕСТЫ В ХОЗЯЙСТВЕ

В настоящее время на льнозаводах при переработке тресты длинного волокна получают лишь около 40%; остальные 60 % составляет короткое волокно. Такой низкий выход длинного волокна обусловлен рядом причин, знание которых помогает добиться более благоприятных результатов.

Анализ потерь волокна по переходам производства показывает, что до механической обработки тресты – при её укладке, хранении, внутризаводской транспортировке и сортировке – в результате образования путанины в короткое волокно уходит примерно 5-6% всего волокна, которое содержалось в заготовленной заводом тресте; в процессе мятья и при сортировке готовой продукции теряется ещё 3-4% волокна. При трепании в отходы попадает более 50% волокна, содержащегося в заготовленной тресте.

Таким образом, основная часть короткого волокна образуется при трепании.

Объясняется это двумя причинами:

во – первых, при трепании обрабатываемый материал получает воздействие более интенсивное, чем при других операциях;

во – вторых, этот процесс завершает всю предыдущую обработку тресты технологического процесса на предыдущих операциях.

Следовательно, борьбу с потерями длинного волокна необходимо не только путем правильной организации трепания, но и всех предшествующих процессов производства.

На выход длинного волокна большое влияние оказывает состояние зажимного транспортера трепальной машины. Слой обрабатываемого на этой машине сырца испытывает постоянное напряжение, и если транспортер не обеспечивает достаточно надежного зажима, то отдельные пряди сырца вытаскиваются и попадают в отходы.

Следует предотвращать наматывание волокна на трепальные барабаны. Поверхность барабанов должна быть тщательно зачищена, не иметь зазубрин, шероховатостей. Особенно важно выполнение этих условий при обработке сырья с повышенной влажностью, когда волокно легко наматывается на вращающиеся детали.

Рабочие кромки бильных планок с течением времени изнашиваются, причем износ часто неравномерен. Исследования показали, что натяжение сырца при обработке его зазубренными от неравномерности износа кромками в 2 – 3 раза выше, чем в обычных условиях. При заточке изношенных кромок необходимо также выдерживать рекомендуемые значения их кривизны – слишком острые кромки повреждают волокно.

Излишние потери длинного волокна вызывает неправильно подобранный режим процессов мятья и трепания. Наиболее частой ошибкой является использование чрезмерно жестких режимов (высокой частотой вращения трепальных барабанов, слишком острых кромок и т.п.). Поэтому данному вопросу должно быть уделено большее внимание.

Режим обработка тресты на мяльно – трепальном агрегате должен обеспечивать выработку наибольшего количества длинного волокна, в достаточной мере, очищенного от костры при производительности агрегата не ниже плановых норм. Для подбора оптимального режима можно провести серию контрольных разработок при различных параметрах процесса и выбрать режим на основе полученных результатов.

Свойства тресты изменяются в широком диапазоне. Для облегчения выбора оптимального режима тресту можно разбить на отдельные типы, отличающиеся один от другого степенью вымочки. Для тресты каждого из этих типов можно рекомендовать определенные параметры процессов мятья и трепания.

4.1. Анализ показателей технологического процесса блочно-модульного мобильного агрегата для переработки льнотресты в хозяйстве

Первичная переработка льнотресты позволяет получить сырье второго порядка — волокно, выход, качество и экономическая эффективность которого определяются строжайшим соблюдением технологической дисциплины и оптимальных режимов переработки, обеспечивающих экономию сырья и топливно-энергетических ресурсов.

Стабилизация функционирования льнозаводов предполагает формирование компактных сырьевых зон, наращивание объемов сырьевых ресурсов и рациональное их использование. Формирование сырьевых зон базируется на договорных отношениях, учитывающих экономическую заинтересованность как продуцентов сырья, так и переработчиков. При этом формы взаимоотношений могут быть самыми различными — от прямого сбыта и заготовки сырья до организации совместного производства волокна.

Уровень концентрации посевов определяют экономические условия: рентабельность производства и наличие рынков сбыта.

Рациональное использование льносырья и повышение эффективности его переработки предполагают меры организационно-технологического плана, важнейшими из которых являются следующие:

— техническое перевооружение, внедрение на льнозаводах прогрессивных технологий, отвечающих лучшим мировым аналогам;

— внедрение малоотходных технологий промышленного приготовления волокна с использованием волокнонаполнителей;

— установка технологических линий по производству длинного волокна с применением новой конструкции мяльно-трепального агрегата;

— установка нового куделеприготовительного агрегата, обеспечивающего производство короткого волокна высокого качества;

— внедрение ресурсосберегающей технологии на подготовительных операциях по переработке сырья и рулонной технологии его переработки с использованием рулоноразмотчиков;

— нормирование затрат по группам:

1. переменные, размер которых возрастает с увеличением объемов переработанного сырья (заработная плата с начислениями, налоги, 70 % затрат на топливо, 70 % — на электроэнергию, другие расходы);

2. условно-постоянные, величина которых остается неизменной вне зависимости от объемов выработки льноволокна (амортизация, содержание оборудования, общезаводские расходы, 30 % затрат на топливо и 30 % — на электроэнергию);

— совершенствование взаимоотношений между производителями сырья и переработчиками.

Внедрение в производство новой техники и прогрессивной технологии позволит увеличить выход волокна на 10-15 % и повысить качество производимой продукции на 12-15 %. Организационно-экономические меры позволяют повысить эффективность производства на 10-15 %.

При проведении организационно-экономических мероприятий по созданию производственных мощностей и обеспечению потребностей легкой промышленности в котонизированном льноволокне и его экспорте необходимо учитывать изначальные риски, которые определяют следующие факторы:

— изменение конъюнктуры рынка и отсутствие реальной ее оценки;

— снижение предложения сырья в результате постоянного сокращения объемов его производства;

— отсутствие финансовой устойчивости у потребителей льноволокна на внутреннем рынке.

В целях укрепления, как экономической самостоятельности, так и ответственности за конечный результат необходимо более широко развивать интеграционные процессы, вовлекая в них предприятия всех форм собственности. Выбор форм хозяйствования следует осуществлять в зависимости от производственной мощности, численности работающих, состояния материально-технической базы, эффективности работы льнозавода и уровня развития льноводства в сложившейся сырьевой зоне.

Принимая во внимание специфику льнозаводов и их зависимость от поставщиков сырья, наряду с акционированием предприятий необходимо решать проблемы, связанные с созданием сырьевых зон, модернизацией производства и совершенствованием технологий.

Все более популярным проектным решением становится блочно-модульное исполнение для размещения технологического оборудования определенного назначения. Такое оборудование поставляется как единый комплекс с необходимыми чертежами и деталировками.

Блочно-модульное решение позволяет «не изобретать велосипед» при проектировании помещения, выборе и размещении технологическ оборудования.

Для монтажа предельно компактного и мобильного блока-модуля не требуется капитального строительства. Необходима лишь подготовка изделия, способного выдерживать статические нагрузки от конструкции. Соответственно, значительно экономится время, ресурсы и бюджет, а качество и надёжность проектных решений возрастает.

Для компании-заказчика преимущество использования технологического оборудования в блочно-модульном исполнении проявляется, прежде всего, при строительстве нового производства. В этом случае исключается часть проекта по размещению оборудования, вентиляции, обогреву, освещённости, взрыво- и пожарозащищённости и др. По всем этим вопросам отпадает необходимость прохождения сертификационных испытаний и согласования с контролирующими органами. Таким образом, все, что связано с безопасностью и качеством продукции, берёт на себя поставщик блочно-модульного оборудования.

Еще одним важным преимуществом модульных конструкций является их производство за пределами строительной площадки, непосредственно на заводе-изготовителе. Здесь процесс изготовления и цеховых испытаний блочно-модульного оборудования полностью оптимизирован и наиболее эффективен по затратам времени, качеству, специализации и квалификации инженерного персонала.

Рассмотрим номенклатуру блочно-модульных установок.

Один из важнейших факторов успешного выполнения требований заказчика — индивидуальное проектирование. Всё оборудование разрабатывается с учетом области применения, условий эксплуатации, состава исходного сырья, типа и характеристик сопряженного оборудования, специальных проектных условий.

При необходимости проводятся расчеты в специальной программе, позволяющей создать теоретическую модель поведения льнотресты при заданных параметрах по температуре, давлению и компонентному составу.

В итоге, предлагаются несколько алгоритмов технического решения поставленных задач, из которых в процессе согласования с заказчиком выбирается оптимальный вариант — по степени сложности, срокам и стоимости реализации.

4.2 Обоснование оптимальных режимов работы блочно-модульного мобильного агрегата для переработки льнотресты в хозяйстве

Блочно-модульный агрегат – это быстровозводимый, компактный, объект блочного типа с модульным расположением основного оборудования и вспомогательных систем. Блочно-модульное исполнение значительно сокращает сроки запуска объекта в эксплуатацию и стоимость его реализации, а также не имеет жестких ограничений по размерам.

Современные технические решения позволяют создавать машины в большей степени, приспособленные к специфическим условиям ведения работ на объектах, а это в свою очередь позволяет упрощать технологические схемы. Одним из перспективных направлений повышения эффективности переработки льнотресты является использование мобильного блочно-модульного мобильного агрегата. В первую очередь это сокращение перегрузок и транспортировки полуфабриката. Установку мобильного блочно-модульного мобильного агрегата для переработки льнотресты в хозяйстве можно подводить непосредственно к полю, обеспечивая погрузку льняной массы сразу в приемное отделение мобильного агрегата. Далее полуфабрикат можно подавать на вторичное дробление, сортировку и проч. (в зависимости от принятой технологии), минуя перегрузку с использованием автотранспорта. Следует отметить, что стоимость транспортировки может достигать половины всех производственных затрат.

Сегодня во всем мире мобильные установки вполне успешно заменяют стационарные комплексы. На более крупных предприятиях традиционно используют более мощные стационарные комплексы с высокой единичной мощностью оборудования.

Мобильный блочно-модульного мобильный агрегат представляет собой мобильную платформу с установленными на ней: дозатором, дезинтегратором, очистителем, трясилкой, вентилятором и прессом. Питание можно осуществлять как от электросети, так и от дизеля.

Система конвейеров собирается согласно предназначению конкретной мобильной установки, в зависимости от технологии ее использования и получения конкретного продукта.

При возникновении потребности в модернизации или расширении перерабатывающего комплекса, что сопровождается дефицитом площадей. Блочно-модульная установка — простой и надежный способ решения этой проблемы. Блочно-модульные перерабатывающие комплексы занимают сравнительно со стационарными меньше места, они абсолютно автономны, что существенно расширяет сферу их использования.

Преимущество блочно-модульных перерабатывающих комплексов и — возможность их использования абсолютно везде, в том числе на значительном удалении от централизованных коммуникаций.

Преимущества блочно-модульного мобильного агрегата:

1. Быстрый ввод в эксплуатацию. Не надо тратить время на постройку капитального здания, установку оборудования и другие работы — необходимо приобрести модуль, который подходит для конкретного объекта и произвести его установку.

2. Экономия. Практически на всем: на разработке проекта, на возведении фундамента, строительных работах и монтаже. Это серьезная выгода, экономический эффект в отдельных случаях может исчисляться десятками, а то и сотнями тысяч рублей.

3. Низкие эксплуатационные затраты. Содержание блочно-модульной мобильного агрегата для переработки льнотресты в хозяйстве обойдется намного дешевле, чем стационарных сооружений.

4. Рациональное использование площади — это особенно актуально для модернизируемых или расширяющихся объектов. Модульное оборудование занимает мало места.

5. Автоматизированное управление — нет потребности в постоянном присутствии оператора, необходимо лишь периодически выполнять регламентное обслуживание.

6. Возможность демонтажа с последующей установкой на другом объекте — это существенный плюс для временных объектов, в том числе промышленных, строительных.

7. Технический модуль содержит полный комплект необходимых блоков: Комплектация зависит от конкретных задач, как правило, производители предлагают большой модельный ряд, что упрощает поиск подходящего варианта для конкретного объекта.

8. Эстетичность.

4.3 Оптимизация удельных энергозатрат блочно-модульного мобильного агрегата для переработки льнотресты в хозяйстве

Энергозатраты — удельный показатель предельного значения расходования энергии (электрической, тепловой, мобильного топлива), отнесенного к производственному показателю, характеризующему технологический процесс производства (кВт·ч/гол.; кВт·ч/1000 шт. яиц; кал/гол; кал/т прод; л/т·км). Эксплуатационные затраты энергии полностью расходуются в процессе одного производственного цикла и включают в себя расход топлива, тепловой, электрической и других видов энергии (в пределах рассматриваемой инфраструктуры анализируемой системы) технологическим оборудованием и машинами по следующим процессам:

а) прямые:

производство, переработка и хранение сельскохозяйственной продукции (или продуктов питания);

производство и преобразование носителей энергии, использованных в технологических процессах;

транспортирование энергоносителей, сырья, материалов, машин от центров снабжения и внутрихозяйственные перевозки.

б) косвенные:

затраты энергии вне рассматриваемой инфраструктуры производства на изготовление материалов, семян, удобрений, запчастей, производство кормов и т.д.

Прямые затраты энергии включают в себя расход топлива, тепловой, электрической энергии технологическим оборудованием и машинами на:

— производство, переработку и хранение сельскохозяйственной продукции (или продуктов питания);

— производство и преобразование носителей энергии, использованных в технологических процессах;

— транспортирование энергоносителей в пределах анализируемой системы производства сельскохозяйственной продукции;

— транспортирование сырья, материалов, машин от центров снабжения и внутрихозяйственные перевозки.

Энергозатраты сельхозтоваропроизводителей классифицируются по следующим признакам:

— организационной структуре;

— структуре календарного времени;

— структуре производства.

Организационная структура представляется в форме следующих уровней:

1. освещение — технологическое, рабочее основных и вспомогательных помещений; дежурное и аварийное; уличное территории объекта;

2. водоснабжение — привод насосных установок для обеспечения непрерывного технологического процесса;

3. технологические процессы — привод установок, обеспечивающих основные технологические процессы согласно профилю предприятия (доение, переработка молока, розлив, упаковка молока, сбор, сортировка, упаковка яиц, забой, обработка птицы и т.д.);

4. реализация продукции — погрузка, транспортировка до склада (или до места реализации).

Структура календарного времени представляется уровнями:

— сутки;

— месяц;

— квартал;

— год.

Формирование энергозатрат любого уровня должно происходить «снизу вверх»: от помещения к отрасли, от суток к году, от технологических операций к производственным процессам.

Энергозатраты, определенные в соответствии с предложенной классификацией, каждого нижестоящего уровня служат основой для определения энергозатрат для последующего вышестоящего.

4.3.1 Методы разработки удельных энергозатрат

Сельскохозяйственная отрасль характеризуется большим разнообразием производств и типов предприятий, различных по организационным принципам, назначению, технологиям. Удельный расход энергии для однородной продукции зависит от множества факторов и изменяющихся характеристик производства. Объективная оценка удельных показателей расхода энергии и топлива при многообразии факторов, влияющих на них, и сложных взаимосвязях возможна только при комплексном исследовании всего производства. При этом необходимо учитывать как основные, так и вспомогательные процессы, влияющие на величину удельных энергозатрат конечного продукта. В основу разработки удельных энергозатрат должны быть положены модели, которые отражают все особенности производства, выявляют закономерности их формирования и определяют влияющие факторы:

С целью определения удельных энергозатрат на уровне технологического процесса используется расчетно-аналитический метод. Для наиболее энергоемких процессов следует получить (разработать) нормативные зависимости от базовых показателей, которые будут служить основой для формирования удельных энергозатрат уровня.

Базовые показатели технологии производства для нормативных характеристик выбирают по результатам анализа и расчетным зависимостям энергозатрат уровня от технологических факторов. Энергозатраты для других уровней должны быть получены путем интегрирования.

Удельные энергозатраты для объектов (цехов) сельхозпредприятий, составляющие менее 5% от общего потребления энергии или мало изменяющиеся в течение производственного цикла, можно определить непосредственно цифровым значением.

4.3.2 Состав базовых показателей и нормативных характеристик

Анализ энергопотребления сельхозпредприятий показывает, что основную долю в энергопотреблении составляют объекты, в которых размещено производство:

— цех;

— другие объекты.

Расход энергии объектов, должен быть дифференцирован по технологиям, для каждой из которых определены нормативные характеристики.

Состав и значение базовых показателей определяются конкретно в каждом случае, исходя из условий производства рассматриваемого объекта по влиянию на процесс энергопотребления.

Для мобильных процессов в качестве моторного топлива могут применяться бензин, дизельное топливо или сжиженный газ.

Расход моторного топлива на транспортные операции зависит от массы перевозимого груза в течение технологического цикла, дальности перевозок, применяемых транспортных средств, дорожных условий. При определении энергозатрат для транспортных средств на 100 км пробега можно использовать следующую формулу:

где B – расход моторного топлива за год (цикл), л;

l_ср – среднее расстояние перевозки от погрузки до выгрузки, м;

М – масса перевозимого за год (цикл) груза, кг;

m₀ – грузоподъемность транспортного средства, кг;

Е – коэффициент использования грузоподъемности;

b₀ – норма расхода топлива на единицу пробега транспорта, л/км.

4.3.3 Способы экономии электроэнергии на производстве

Энергосбережение или экономия электроэнергии является практической реализацией научных, правовых, технических, организационных, экономических и производственных мероприятий, направленных на рациональное использование и расходование энергетических ресурсов, а так же на внедрение в хозяйственный оборот рациональных возобновляемых источников энергии. Энергосбережение и экономия электроэнергии — важная задача сохранения наших природных ресурсов.

Повышение энергоемкости некоторых производств, увеличение количества техники, задействованной в производственных процессах на предприятиях, и постоянный рост цен на энергоносители стало серьезным фактором в решении вопроса об экономии электроэнергии.

К сожалению, универсального способа, экономить электроэнергию сейчас не существует, однако разработаны многочисленные методики, устройства и технологии, которые помогают перевести энергосбережения на качественно новый и лучший уровень.

Вопрос экономии электроэнергии достаточно многоплановый и необходим стратегический подход, для максимально эффективного использования всех производственных мощностей при минимально возможных энергетических затратах.

Выработаны подходы к экономии электроэнергии, основанные на использовании и практическом внедрении энергосберегающих технологий, призванных уменьшить потери электроэнергии там, где это возможно.

На данный момент уже существует много устройств, применение которых позволяет добиться сокращения потерь при работе электрического оборудования.

Возможные пути и методы в экономии электроэнергии:

1) Внедрение электрогенерирующего оборудования на основе газо — и паротурбинных, газопоршневых и парогазовых установок.

2) Переход на частотно-регулируемые приводы на оборудовании с изменяемой нагрузкой.

3) Использование менее энергоёмких насосных установок.

4) Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами АСУ.

5) Внедрение систем управления освещением, энергоэффективных осветительных устройств и секционное разделение освещения.

6) Замена электрокотельных и электроводонагревательных приборов источниками тепла, работающими на местных видах топлива.

7) Ввод энергогенерирующего и технологического оборудования, работающего с использованием горючих вторичных энергоресурсов (ВЭР) и отходов производства.

8) Внедрение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Каждое из этих мероприятий позволяет снизить потребление энергии в среднем на 15%.

На производстве рекомендуется проведение следующих мероприятий для уменьшения объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования:

1. Установить преобразователи частоты, благодаря которым за счет частотного регулирования появляется возможность управлять производительностью технологического оборудования, что положительно сказывается на его функциональности и показателях энергоэффективности.

2. Установить приборы учета электрической энергии.

3. На каждом предприятии приказом или распоряжением назначить лицо, ответственное за энергохозяйство, в обязанности которого должно входить:

— обеспечение выполнения своевременного и качественного технического обслуживания, планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электрооборудования, измерение сопротивления изоляции и заземления;

— организация проведения расчетов потребления электроэнергии и осуществление контроля за ее расходованием;

— непосредственная разработка и внедрение мероприятий по рациональному потреблению электроэнергии.

4. Не допускать увеличение максимальной мощности без разрешения на технологическое присоединение.

5. Исключить в помещениях не предусмотренные проектом электронагревательные приборы для отопления.

6. Установить УПП (Устройства плавного пуска). Применение устройств плавного пуска позволяет уменьшить пусковые токи, снизить вероятность перегрева двигателя, повысить срок службы двигателя, устранить рывки в механической части привода или гидравлические удары в трубопроводах и задвижках в момент пуска и остановки электродвигателей.

4.4 Выводы по обоснованию оптимальных параметров, режимов работы и качественных показателей блочно-модульного мобильного агрегата

Многообразие факторов, участвующих в процессе переработки льнотресты в хозяйстве, а также факторов, влияющих на эффективность применения технологических приемов, эффективность использования технических средств, обуславливает необходимость системного подхода и разработки соответствующей методологии решения проблемы.

Для успешного похода к решению определенных комплексных задач в науке необходимо применение системного анализа. Системный подход является направлением методологии научного познания. В его основе лежит исследование объектов в виде определенных систем. Методология и специфика системного подхода к изучению сложных объектов заключаются в том, что данные объекты исследуются во взаимодействии их составных частей с выявлением типов связей между внутренними и внешними факторами, определяющими характер поведения предмета исследования.

Многообразие связей между различными факторами образует определенную целостность объекта. Системный анализ в широком смысле является составной частью системного подхода к изучению, в частности, сложных технических объектов.

Основными положениями системного анализа являются следующие:

— определение и четкое формулирование конечной цели являются начальной фазой принятия решений; проблема рассматривается как единая система с выявлением взаимосвязей отдельных элементов;

— наличие анализа возможных альтернативных путей достижения цели;

— исследование поведения отдельных элементов системы должно быть согласовано с общими целями всей программы.

Итог проведения системного анализа в процессе исследований – построение структурной модели, отображающей все факторы и взаимосвязи внутри ее, взаимосвязи процессов на входе в систему и на выходе из нее.

Методологические средства, применяемые при исследовании поведения системы, выбираются в зависимости от сложности конечного результата. Когда достигается определенная цель исследований, и конечный результат может быть оценен с помощью одного критерия, используются методы математического программирования.

Если же степень достижения цели необходимо оценивать с использованием нескольких критериев, в том числе и альтернативных, применяют методы, позволяющие упорядочить и определить важность каждого из них. Исследуемая сложная система является объектом, части которого можно рассматривать как системы, объединенные между собой в единое целое с помощью определенных связей с заданными параметрами.

Исходя из определения сложной системы, машинно-тракторный агрегат является именно такой системой, так как в процессе выполнения технологических операций он подвергается воздействию ряда факторов, влияющих на конечный результат его работы определенным образом, и характер протекания этого процесса требует использования системного подхода к изучению закономерностей взаимодействия составных частей системы.

Основным методом исследования сложных систем является математическое моделирование, в том числе имитация процессов функционирования сложных систем с целью установления связей между входными воздействиями и выходными параметрами на ПЭВМ.

Для построения модели системы необходимо представить процессы ее функционирования в виде последовательности четко определяемых, взаимосвязанных процессов и разработать математическое описание поведения сложной системы.

Центральной процедурой в системном анализе является построение обобщенной модели, отображающей взаимосвязи между исследуемыми параметрами модели. При решении задач повышения эффективности работы МТА использование системного подхода к решению проблемы позволяет на макроуровне рассматривать взаимосвязь с воздействующими на агрегат внешними факторами и его выходными параметрами с последующим установлением оптимальных режимов по минимуму энергозатрат.

5. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ ПНЕВМОТРАНСПОРТА

5.1 Устройство пневмотранспортной системы

Конструктивно-технологическая схема мобильного блочно-модульного агрегата по переработке льна описана выше. Здесь остановимся на более подробном анализе процессов и устройстве узлов пневмотранспортной системы, общий вид которой иллюстрируют рисунки 5.1, 5.2, 5.3 и 5.4.

На рисунках 5.1 и 5.2 представлен общий вид режуще-отделительного турбоагрегата или дезинтегратора со стороны основного рабочего колеса со всасывающим патрубком и вертикальным участком нагнетательной части пневмотранспортной системы и со стороны всасывающего патрубка соответственно.

Данный турбоагрегат состоит из всасывающего патрубка 1, режуще – отделительного рабочего колеса со сборной камерой (улитка) 2, вертикального патрубка пневмотранспортной системы 3, вала привода рабочего колеса 4. Льняная соломка поступает через всасывающий патрубок в режуще – отделительное рабочее колесо, где происходит механическое отделение волокон от древесины стеблей и измельчение самой древесины на отдельные куски и смешивание костроволокнистой смеси с воздухом. Рабочее колесо перемещает костроволокнистую вспушенную массу далее по сборной камере и воздуховодам пневмотранспортной системы.

Более подробно конструктивное устройство этих элементов и анализ процессов будут рассмотрены ниже.

Рисунок 5.1. Общий вид режуще-отделительного турбоагрегата со стороны основного рабочего колеса со всасывающим патрубком и вертикальным участком нагнетательной части пневмотранспортной системы.

Рисунок 5.2. Общий вид режуще-отделительного турбоагрегата со стороны всасывающего патрубка.

Поток льняной соломки поступает по всасывающему патрубку практически вертикально к основному диску рабочего колеса и на обтекателе рабочего колеса изменяет направление движения на 90⁰ — от осевого на радиальное. На рабочем колесе льняная соломка совершает переносное движение вместе с рабочим колесом и относительное движение вдоль режущих гарнитур.

На рисунках 5.3 и 5.4 показан общий вид режуще-отделительного рабочего колеса и, соответственно, вид режуще-отделительного устройства в сборе со всасывающим и нагнетательным участками пневмотранспортной системы.

Рабочее колесо состоит из основного диска 5, с установленными на нем режущими гарнитурами (лезвия или ножи) 6. Проходя в зазорах между вращающимися гарнитурами рабочего колеса и неподвижными гарнитурами крышки, соломка режется на отдельные части и происходит отделение волокон от древесной части. В центре основного диска установлен конусообразный обтекатель 7. Привод рабочего колеса производится через вал 4.

Рисунок 5.3. Общий вид режуще-отделительного рабочего колеса.

Режущие гарнитуры, как вращающиеся, так и неподвижные, на рисунках 5.3 и 5.4 изображены условно. Гарнитуры имеют остро заточенные кромки и специальное крепление на диске рабочего колеса и на крышке.

Вращение основного диска рабочего колеса осуществляется при помощи гидропривода. Гидравлическая система состоит из гидромоторов, вращающих рабочие органы, гидроцилиндров и системы трубопроводов.

Рисунок 5.4. Общий вид режуще-отделительного устройства в сборе со всасывающим и нагнетательным участками пневмотранспортной системы.

Рисунок 5.5. Вид режуще-отделительного устройства с открытой крышкой.

Рабочее колесо крепится в подшипниковой опоре, смонтированной снаружи корпуса.

Режуще – отделительное устройство по разделению волокна и костры является силовой частью пневмотранспортной системы, состоящей из всасывающего трубопровода с входным отверстием в само устройство и выходным нагнетательным трубопроводом прямоугольного сечения, по которому костроволокнистая смесь передается на дальнейшую обработку. Конструкция пневмотранспортной системы предусматривает сравнительно несложный перевод из стационарного режима использования в транспортное положение за счет разборки вертикального и горизонтального участка нагнетательной части, что позволяет сложить выступающие за габариты транспортного средства вышеуказанные элементы.

Аэродинамическая система транспортировки технологического продукта представляет собой систему воздуховодов, соединяющих агрегаты льнокомбайна в единую технологическую цепочку.

5.2 Расчетно-теоретическое обоснование конструкции системы пневмотранспорта

Основной целью данного раздела является расчетно-теоретический анализ газодинамических процессов в основных элементах принятой после модернизации конструкции системы пневматического транспорта мобильной блочно-модульной установки первичной переработки льнотресты.

При выборе и обосновании геометрических размеров и расчете энергетических характеристик системы подачи льнотресты в режуще – отделительный агрегат были предварительно рассмотрены две системы подачи: механическая и пневматическая. С учетом ряда требований и, главное, обеспечение минимума веса мобильного средства для первичной переработки льнотресты была выбрана пневматическая система подачи льнотресты.

Для обоснования конструктивных решений необходимо в общих принципах рассмотреть различные типы пневматического транспорта, принципы его работы и газодинамические процессы перемещения транспортируемого материала.

Расчёт пневмотранспортной системы проводится с целью определения геометрических размеров трубопроводов, а также определения напорных характеристик устройств, обеспечивающих надежный транспорт костроволокнистой смеси.

Укрупненно расчёт пневмотранспортной системы сводится к определению следующих основных величин:

1) технической производительности пневмотранспортной системы;

2) геометрических размеров транспортирующего трубопровода;

3) коэффициента концентрации костроволокнистой воздушной смеси;

4) скорости витания твердых составляющих костровоздушной смеси;

4) надёжно транспортирующую скорость воздуха.

Для оценки энергетических характеристик пневмотранспортной системы необходимо определить оптимальные соотношения скоростей движения воздуха в различных сечениях проточной части, потери давления на вертикальных и горизонтальных прямолинейных и криволинейных участках и местных гидравлических сопротивлениях, т.е. определить напорную характеристику пневмотранспортной сети; рассчитать или подобрать напорную характеристику нагнетателя и рассчитать рабочую точку.

5.3 Анализ газодинамических явлений при транспортировке костровоздушной смеси

Грузовоздушный трехмерный поток представляет собой трехкомпонентную среду: смесь твердых частиц костры, льняных волокон и воздуха.

Отметим некоторые особенности течения, позволяющие определить алгоритм расчета. При расчете газодинамических характеристик можно пренебречь сжимаемостью воздуха из-за относительно низких скоростей движения (критерий Маха М < 0,3). Таким образом можно применять все соотношения для течения несжимаемой среды. В смеси отсутствуют фазовые переходы между компонентами. Систему пневматического транспорта считаем адиабатной.

Основой передвижения твердого материала в пневматической транспортной установке является создание перепада давления между входом и выходом из установки. Как правило, перепад давления обеспечивает вентилятор. В проектируемом мобильном агрегате для переработки тресты льна в поле функции нагнетательного устройства в системе пневмотранспорта совмещены с агрегатом для измельчения льнотресты в одном устройстве. Такое решение позволяет существенно сократить размеры агрегата, что является главным условием обеспечения мобильности. С другой стороны, совмещение нагнетательных и режущих функций в одном агрегате существенно усложняет газодинамические процессы в проточной части и, соответственно, требует специального предварительного исследования для определения оптимальных конструктивных соотношений в лопаточном аппарате и режущей гарнитуре.

Существующие к настоящему времени конструкции можно разделить на оборудование с низким, средним или высоким рабочим давлением. Воздуходувки промышленных установок обеспечивают рабочее положительное давление около 0,5-1 бар, что создает вакуум 0,3-0,5 бар.

По способу создания в трубопроводе разности давлений пневмотранспортные установки делятся на:

1) всасывающие (вакуумные) установки;

2) нагнетательные (напорные) установки;

3) установки комбинированного типа.

В установках всасывающего типа материал движется под воздействием разреженного воздуха; в нагнетательных – в струе сжатого воздуха, а в комбинированных – часть пути под действием сжатого воздуха, часть под действием разреженного воздуха. Для всасывающих установок типичен ввод груза через всасывающее сопло, для нагнетательных – с помощью питателей, шлюзующих транспортируемый материал из внешнего пространства в находящийся под давлением трубопровод.

Классическая всасывающая система пневмотранспорта включает в себя воздуходувку, которая на конце трубы создает вакуум, вследствие чего возникает поток воздуха во всасывающей трубе. Такая технологическая схема удобна для забора груза из различных мест и доставки его в одну точку. Типичными примерами использования всасывающего оборудования являются стационарные или передвижные пневматические разгрузочные машины, используемые для перегрузки твердых веществ из одного вида транспорта на другой.

В нагнетательной установке воздух забирается непосредственно из атмосферы и подается вентилятором в систему пневмотранспорта. Из загрузочного устройства переваливаемый груз вводится в систему с помощью шлюзового затвора, который позволяет грузу войти в воздушный поток в трубе. На конце трубы воздух и груз отделяются в нагнетательном циклоне. Груз падает вниз, а воздух выбрасывается сверху циклона. Нагнетательные системы рекомендуется использовать, когда груз принимается в одной точке и транспортируется в несколько мест назначения (опционально, при использовании шиберной заслонки). Благодаря более высокому давлению и перекачиваемой массе воздуха, данный тип оборудования имеет большую производительность, чем всасывающие установки.

В практике часто используется объединение этих двух типов оборудования в одной установке, что полностью относится к разрабатываемой мобильной системе переработки льнотресты.

Первая секция транспортирующей линии использует всасывающий режим для того, чтобы ввести груз в трубу, а вторая секция использует режим нагнетания. Такое технологическое решение позволяет достигнуть высокой производительности и обеспечить надежный транспорт материала. Рекомендуемая скорость потока воздуха изменяется в зависимости от типа транспортируемого материала, но обычно находится в пределах 10-30 м/с.

Технологическая схема пневматического транспорта льняной тресты в мобильном агрегате относится к системам смешанного типа и изображена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6. Общий вид системы пневмотранспорта мобильного устройства: 1 – всасывающее устройство (конфузор); 2 – всасывающий участок; 3 – режуще-отделительное устройство; 4 – вертикальный участок нагнетательной линии; 5 – горизонтальный участок нагнетательной линии; 6 – поворотное колено.

Первая секция пневмотранспортирующей линии использует всасывающий режим и представляет собой конфузор и трубопровод, по которым льнотреста поступает в режуще-отделительное устройство. После измельчителя переработанная льнотреста в состоянии частично отделенной костры и грубого вороха воздушным потоком перемещается по линии нагнетания, в которой используется режим нагнетания. Такое технологическое решение позволяет увеличить производительность переработки льнотресты.

Здесь отметим некоторые особенности конструкции для последующего анализа:

• первая секция (всасывающая часть пневмосистемы) представляет собой практически горизонтальный трубопровод и всасывающее устройство (конфузор);
• вторая секция (нагнетательная часть пневмосистемы) имеет вертикальный и горизонтальный участки, соединенные поворотным коленом.

5.4 Особенности движения костроволокнистой смеси в газовом потоке пневмотранспорта

Очевидно, что силовое взаимодействие между частичками твердого материала и воздушным потоком существенно различаются в горизонтальных и вертикальных участках пнемотранспортных установок. В общем случае на твердую материальную частицу действуют массовые силы, силы трения и силы инерции. Условием движения материальной частицы в потоке воздуха является наличие равнодействующей систем сил, приложенных к материальной частице. Величины этих сил определяются скоростью воздуха v_в и относительной скоростью перемещения твердых частиц в потоке воздуха v_т, соотношением количества материала и объёма воздуха, формой частицы перемещаемого материала, траекторией движения. Рассмотрим основные силы, действующие на частицу перемещаемого материала в проточной части пневмотранспортной системы.

На рисунке 5.7 схематично показаны две наиболее важные силы, действующие на частице груза в вертикальном воздушном потоке.

Рисунок 5.7. Схема сил, действующих на материальную частицу в ядре потока вертикального участка пневмотранспортной системы.

В потоке воздуха сила сопротивления R частички перемещаемого материала действует вертикально вверх, а ее вес mg – вертикально вниз. Силу сопротивления движению твердой частицы в воздушной среде можно определить по соотношению:

R = c_w F (v_в –v_т)², (5.1)

где R – сила сопротивления;

— коэффициент силы сопротивления;

– плотность воздуха;

v_в– скорость движения воздуха;

v_т– скорость движения частицы твердого материала;

– площадь миделевого сечения твердой частицы — площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную вектору скорости, м².

Когда обе силы равны, частичка находится в состоянии покоя, т.е. v_т = 0. Соответствующая этому состоянию скорость движения воздуха называется скоростью витания или критической скоростью потока v_кр. Минимальным условием обеспечения транспортировки материала воздушным потоком является необходимость превышения скорости воздуха в вертикальной трубе над скоростью витания v_в ≥ v_кр. Разность между этими скоростями является значением действительной скорости движения частиц материала.

Таким образом, величина скорости витания может быть определена из условия равенства сил сопротивления и веса материальной частицы:

R = c_w v_кр² = mg. (5.2)

Откуда скорость витания твердой частицы:

(5.3)

Значение скорости витания зависит от целого ряда факторов. В основном, удельная плотность воздуха влияет на усилие, создаваемое потоком – поэтому производительность будет незначительно увеличиваться при росте атмосферного давлении или понижения температуры в холодную погоду. Кроме того, поддерживающая скорость определяется величиной коэффициента силы сопротивления, которая зависит от характера поля скоростей при обтекании твердой частицы потоком воздуха и степени шероховатости её поверхности. Неаэродинамическая форма частиц имеет преимущество, так как частицы (в рассматриваемом случае – костроволокнистая смесь волокон и частицы костры) имеют удлиненную форму для уменьшения сопротивления, как правило, будут располагаться в ядре потока вдоль линий тока. Этим объясняется различие в производительности на разных типах груза при одинаковых условиях. Если рассматриваемая частица груза находится не в ядре потока, а ближе к внутреннему периметру сечения трубы (в области пограничного слоя), где возникает криволинейное движения и, соответственно, центростремительное ускорение. В свою очередь появляется перпендикулярная к основному направлению потока сила А (рисунок 5.8), что вызывает винтовое движение частиц в пограничном слое – вторичное течение. Это явление существенно усложняет структуру потока и решение задачи по определению гидравлических потерь.

Рисунок 5.8. Схема сил, действующих на материальную частицу в пограничном слое потока вертикального участка пневмотранспортной системы.

Подобные эффекты имеют место и в горизонтальных участках проточной части пневмосистемы.

Рисунок 5.9. Схема сил, действующих на материальную частицу в ядре потока горизонтального участка пневмотранспортной системы.

Рисунок 5.10. Схема сил, действующих на материальную частицу в верхней части пограничного слоя потока горизонтального участка пневмотранспортной системы.

Рисунок 5.11. Схема сил, действующих на материальную частицу в нижней части пограничного слоя потока горизонтального участка пневмотранспортной системы.

Система сил, действующих на твердую частицу, изображена на рисунках 5.9 (ядро потока), 5.10 (верхняя часть пограничного слоя) и 5.11 (нижняя часть пограничного слоя) при горизонтальном движении основного потока. Частица груза в потоке в центре трубы (рисунок 5.9) движется под действием силы сопротивления потока (толкающей силы) R, действующей вправо и силы тяжести mg, действующей вниз. Если частица перемещаемого материала находится в пограничном слое, как на рисунках 5.10 и 5.11, начинает действовать сила А. В пограничном слое у верхней поверхности трубы эта сила направлена к оси трубы и складывается с силой веса. На нижней поверхности трубы эта сила направлена к центру и противодействует силе тяжести частицы.

При более тщательном рассмотрении системы сил, действующих на частицу, необходимо также учесть силы трения между частицами и стенкой трубы и изменения импульсов сил частиц при их ускорении или замедлении, криволинейность траектории движения и др. Учет этих факторов представляет собой самостоятельную по трудности задачу и предполагает решение системы дифференциальных уравнений движения псевдоожиженной фазы. Частицы груза перемещаются во взвешенном состоянии или подпрыгивая и переносятся в трубе в более или менее однородной смеси с воздухом. На характер движения псевдоожиженной фазы наиболее сильное влияние оказывает уровень концентрации, который принято оценивать безразмерным коэффициентом массовой концентрации смеси μ. Этот показатель показывает отношение массы перенесенного груза к массе перекаченного воздуха за тот же промежуток времени (производительность пневмотранспортной установки к расходу транспортирующего воздуха).

Более или менее равномерный поток воздуха возможен при соответствующей скорости воздуха при вертикальной транспортировке и концентрации смеси в пределах от 10 до 20. Отделение груза и воздуха возможно, если скорость потока воздуха близка к поддерживающей скорости и концентрация смеси составляет около 30. При горизонтальной транспортировке возможно отделение груза под действием силы тяжести при локальном уменьшении скорости движения воздуха. Если скорость воздуха близка к практической поддерживающей скорости, возможно появление зон осадка твердых частиц на дне трубы. Большинство этих частиц перемещаются, формируя мощный затор на криволинейных участках материалопровода. Это может произойти, если запас давления воздуха, создаваемый воздуходувкой, не соответствует необходимым параметрам. В любой точке материалопровода необходимо поддерживать минимальную, критическую скорость потока воздуха. Она изменяется в зависимости от типа груза и может составлять от 10 до 30 м/с. Если скорость упадет, груз ляжет на дно трубы и это, в конце концов, приведет к образованию затора. Невозможно заранее определить скорость, при которой возникают заторы – она зависит от конфигурации каналов пневмосистемы в каждом отдельном случае. Повышение скорости движения воздуха поможет избежать подобных проблем, но это можно достигнуть только за счет создания больших напоров нагнетателем, а, следовательно, больших затрат мощности на привод. Мощность привода воздуходувной установки прямо пропорциональна произведению расхода на потребный напор, т.е. мощность пропорциональна кубу скорости движения среды. Отсюда ясно, что увеличение скорости движения, к примеру, в два раза приводит к восьмикратному росту потребной мощности. В полевых условиях возможны ограничения по получению дополнительной мощности на привод режуще-отделительного устройства, поэтому увеличение скорости движения костроволокнистой смеси при проектировании проточной части пневмосистемы должно производится чрезвычайно аккуратно.

В действительности, частицы, как правило, перемещаются порциями, «облаками» груза и результаты экспериментальных исследований показывают, что они перемещаются несколько быстрее, чем рассеянные частицы за счет влияния парусности облака. Здесь также необходимо учесть влияние состава перемещаемого вещества. В рассматриваемом мобильном устройстве перемещается костроволокнистая смесь костры и грубого вороха. Очевидно, что аэродинамика потока частиц костры и аэродинамика перемещаемого вороха имеют совершенно различную структуру. В любом случае это означает, что большая концентрация костроволокнистой смеси в потоке воздуха и увеличение коэффициента древесности потребуют большей мощности на привод для обеспечения надежной транспортировки в системе пневмотранспорта.

Сложность газодинамики потока твердых частиц в системах пневмотранспорта не позволяет точно определить теоретические значения скорости витания. В практической деятельности определение поддерживающей скорости конкретного груза возможно только при проведении специальных экспериментальных исследований.

В качестве приблизительной оценки величины скорости витания можно использовать эмпирически полученные соотношения. Так, например, скорость витания древесных отходов может быть определена по формуле:

, (5.4)

где – коэффициент, зависящий от формы частиц: при квадратном поперечном сечении ; при прямоугольном – ;

– толщина частицы, мм.

В воздуховоде частица всегда перемещается со скоростью меньшей, чем скорость воздуха. Отношение скорости движения частицы к скорости движения воздуха называют относительной скоростью, т.е.

, (5.5)

где – скорость движения частицы материала, м/с;

– скорость движения воздуха, м/с.

В момент трогания . При скорости движения воздуха, большей скорости трогания всегда . Дальнейшее увеличение скорости движения воздуха увеличивает относительную скорость и придаёт большую устойчивость движению частицы в воздушном потоке.

Критической скоростью называют такую скорость воздуха в горизонтальном воздуховоде, при которой относительная скорость А, достигает своего максимального значения. Критическая скорость зависит от многих факторов, в том числе от размера и формы частиц, плотности материала и плотности воздуха, концентрации частиц в воздушном потоке и т.д.

Транспортирующей скоростью называют такую скорость движения воздуха в воздуховоде, при которой обеспечивается устойчивое транспортирование материала. Требуется, чтобы транспортирующая скорость была несколько больше критической скорости. Также, как и скорость витания, определение транспортирующей скорости требует специальных экспериментальных исследований. Для количественной оценки можно воспользоваться результатами экспериментальных исследований транспортирующей скорости древесных отходов в горизонтальном участке воздуховода может быть определена по формуле

где – коэффициент, учитывающий снижение скорости движения материала в местных сопротивлениях системы;

– массовая концентрация смеси, равная отношению количества транспортируемого материала (кг/ч) к количеству транспортирующего воздуха (кг/ч);

– коэффициент, зависящий от вида транспортируемого материала.

Значения относительной скорости А и коэффициента b для древесных отходов приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Значения А и b для древесных отходов

При перемещении материалов по вертикальным участкам воздуховодов (угол наклона более 60º) под действием силы тяжести постепенно может увеличиваться массовая концентрация смеси, что приводит к оседанию транспортируемого материала и образованию завалов. Для повышения надёжности работы систем аспирации и пневмотранспорта необходимо принимать скорость движения воздуха в вертикальных участках воздуховодов большую, чем транспортирующая скорость в горизонтальных воздуховодах на величину скорости витания, т.е.

. (5.7)

При расчетах транспортирующей трубы необходимо определить рабочую скорость потока воздуха. Она должна достаточно превышать поддерживающую скорость, чтобы предотвратить образование заторов в системе. Практика проектирования показывает, что оптимальным значением скорости потока считается удвоенное значение скорости движения воздуха по сравнению со скоростью витания на горизонтальных участках и четырехкратное для горизонтальных участков. Например, скорость воздуха для зерна, на практике, устанавливается в значениях 20-25 м/с. Скорость груза (частицы) – это разница между скоростью потока воздуха и скоростью витания. Скорость v должна быть такой, чтобы ее отношение к скорости потока воздуха составляло около 0,6. Зерно имеет поддерживающую скорость 9 м/с, а требуемая скорость потока воздуха – 23 м/с.

Рассмотрим основные потери давления в проточной части системы пневмотранспорта. На рисунке 5.12 показано качественное соотношение между основными составляющими потерь давления при движении воздуха в трубе и характер изменения этих соотношений при изменении скорости потока. Это такие факторы, как: воздух (без груза) создает трение в трубе, которое необходимо преодолеть. Этот фактор описывается кривой ΔP_L. Так как давление падает пропорционально квадрату скорости воздуха, то его нужно поддерживать на как можно более низком значении.

Переносимый груз постоянно замедляется у стенок трубы и его необходимо снова разгонять. Это приводит к потере давления ΔP_R. Потери увеличиваются линейно с увеличением скорости потока воздуха. Силы, вызванные частицами груза, выражаются кривой ΔP_F. Если поток груза постоянен, при падении скорости потока воздуха, количество груза в трубе увеличивается, соотношение смеси изменяется и, следовательно, потери давления возрастают.

Кривая на графике представляет собой гиперболу. Суммарно, все кривые формируют общую кривую потерь, иначе – кривая характеристики системы, ΔP_Ʃ. Ее форма зависит от груза, соотношения смеси и конфигурации транспортирующих труб, но параболическая форма характерна для всех пневматических транспортирующих систем.

Рисунок. 5.12. Зависимость суммарных потерь давления и составляющих потерь от скорости движения.

Потребная мощность воздуходувки прямопропорциональна произведению потерь давления зависит от давления ΔP_Ʃ и скорости движения воздухаv_в. Рабочая точка с минимальным энергопотреблением N_min не совпадает с точкой минимального давления. Рабочий диапазон транспортирования псевдоожиженной фазы ограничен большей скоростью воздуха и, соответственно, значительным ростом энергозатратами, с целью предотвращения заторов в транспортирующей трубе. Левая штрихпунктирная ветка кривой относится только к транспортировке плотной фазы. Значительную часть потерь составляют потери давления, вызванные ускорением частиц груза. Твердые частицы должны ускоряться до минимально допустимой скорости так быстро, насколько это возможно. Эти потери возникают только в точке впуска груза всасывающих или нагнетающих машин. В комбинированных всасывающе-нагнетающих машинах это явление возникает дважды: в сопле при всасывании груза и после циклона, когда груз попадает в нагнетательную ветку материалопровода. Эквивалентная длина транспортировки может быть определена для выражения значения сопротивления ускорению и его долю во всех потерях давления. Она определяется как длина горизонтальной транспортирующей трубы, которая дает те же потери давления при неизменной скорости транспортирования.

Рисунок 5.13 показывает кривую, полученную экспериментальным путем. По данной кривой можно определить эквивалентную длину для транспортировки пшеницы на средней скорости потока воздуха 22 м/с, независимо от количества груза. Асимптотическая кривая приближается к предельному значению при пропускной способности более 5 кг/с – производительность около 20 т/ч. В этой точке эквивалентная длина может считаться постоянной – 22 метра и независимой от производительности оборудования. Во всасывающих установках присутствует также потери, зависящие от типа всасывающего сопла – как правило, конфузора. Значение потерь в конфузоре можно оценить как потери при внезапном сужении.

Рисунок 5.13. Зависимость эквивалентной длины от производительности пневмотранспортной системы.

Коэффициент потерь местного сопротивления от внезапного сужения и внезапного расширения потока определяются по формуле Борда:

где ζ_в.с. и ζ_в.р. – коэффициенты потерь внезапного сужения и внезапного расширения;

F_м и F_б – меньшая и большая площадь сечения конфузорного или диффузорного участка трубопровода.

Плавное сужение трубопровода (конфузор) снижает величину потерь давле­ния, поэтому в формулу вводят поправочный коэффициент меньше единицы. Как правило, для технических расчетов при плавном сужении проходного сечения с углом в 45° коэффициент потерь давления принимают равным ζ_в.с = 0,1.

5.5 Потери давления в поворотных коленах труб

При проектировании материалопровода необходимо стремиться к уменьшению количества участков, на которых происходит изменение траектории движения. В коленах труб присутствует постоянное биение частиц груза в потоке воздуха. В таком случае требуется дополнительное ускорение частиц, что повышает требования к мощности оборудования. Больший износ в колене требует применение специальных решений, таких, как увеличение толщины или увеличение прочности материала стенки трубы. Это же явление может привести к ухудшению качества груза. Рисунок 5.14 показывает характерные зоны движения твердых частиц и потока воздуха в поворотном колене.

Для представления об основных особенностях течения в поворотном колене положим, что на входе в колено (сечение 1) костроволокнистая смесь равномерно распределена в потоке воздуха. При пересечении сечения 1 начинается криволинейное движение, что вызывает появление центробежной силы, под действием которой частицы твердого вещества обладающие большей массой прижимаются к внешней поверхности колена, т.е. происходит сепарация твердых частиц их потока. После пересечения сечения 2 твердые частицы снова равномерно перемешиваются в потоке воздуха. Эксперименты показали, что потери давления в трубе при транспортировке груза несколько выше, чем просто при продувке воздухом. Реальные потери давления после изменения направления движения вызваны необходимостью ускорения частиц груза.

Рисунок 5.14. Схематизация течения при транспортировании костроволокнистой смеси в поворотном колене.

Эквивалентная длина колена трубы, принимаемая для расчета гидравлических потерь, – это длина горизонтальной трубы аналогичного диаметра, аналогичной шероховатости поверхности и с аналогичной потерей давления.

Рисунок 5.15 показывает эквивалентную горизонтальную длину колена на 90° с нормальным радиусом кривизны от четырех до шести диаметров трубы.

Рисунок 5.15. Эквивалентная длина колена трубы при изменении производительности пневмотранспорта.

Только для малых производительностей, менее 4 кг/с, существует небольшая зависимость от диаметра трубы. При производительности более 10 кг/с кривизна приближается к граничному значению, более 30 кг/с – может учитываться постоянная эквивалентная длина около 18 метров. Это означает, убрав одно колено, мы можем удлинить материалопровод почти на 20 метров без потери производительности. Колена с углом менее 90°, например 45°, имеют меньшую эквивалентную длину.

Тесты показали, что разница между коленом в горизонтальной плоскости и коленом между горизонтальной и вертикальной трубой очень мала и ею можно пренебречь, поэтому в обоих случаях учитывается одинаковая эквивалентная длина.

Потери давления при вертикальном перемещении груза. В вертикальных трубах совершается дополнительная работа по подъему груза. Это вызывает дополнительное падение давления. В практических расчетах принимается допущение, что падение давление на одном метре вертикального участка равно двукратному падению давления на метре горизонтального участка. Таким образом, при определении эквивалентной длины материалопровода, длина вертикального участка удваивается.

Отмеченные выше особенности движения воздуха и транспортируемого материала в системах пневмотранспорта вызывают целый ряд трудностей теоретического расчета, которые заключаются в определении эпюр скоростей движения воздуха и материала, гидравлических сопротивлений и потерь давления в отдельных элементах проточной части установки, изменении физико-механических свойства транспортируемого груза. Поэтому расчеты при проектировании новых систем пневмотранспорта в значительной мере базируются на опытных данных и предполагают экспериментальную доводку принятых конструктивных решений. Основные данные при проектировании пневматического транс­порта: производительность и геометрические размеры проточной части. В результате рас­чета должны быть также определены: потребный расход воздуха L; скорости движения v и давление воздуха p, потребная мощность привода вентилятора N (в рассматриваемой системе режущий и нагнетательный элементы соединены в одной установке-режуще-отделительный агрегат) и другие величины.

Как было рассмотрено выше, скорость воздуха верти­кально восходящего потока, при которой частицы материала нахо­дятся во взвешенном состоянии или непрерывном пульсирующем движении, называется скоростью витания. От величины скорости витания зависит скорость транспортиро­вания груза. Накопленные данные по проектированию и эксплуатации пневмотранспортных систем позволяют обобщить зависимости скорости витания от размеров частиц, их плотности и плотности воздуха. В таблице 5.2 приведены экспериментальные данные по величинам скоростей витания для различных материалов.

Таблица 5.2. – Результаты экспериментальных исследований скоростей витания различных материалов

При проектировании систем пневматического транспортера важно пра­вильно выбрать скорость движения воздуха. Слишком высокие скорости ведут к перерасходу энергии, повреждению груза, увели­чивают габариты установки, удорожают ее стоимость; недостаточ­ные скорости при малейшей перегрузке транспортера приводят к завалу проточной части. Скорость движения воздуха для всасывающих и нагнетатель­ных установок низкого давления рекомендуется определять по формуле v = kv_в.

Поправочный коэффициент k  зависит от сложности  трассы, концентрации смеси и физико-механических  свойств груза: для зерна k = 1,25…2,5; колосьев и сбоины k = 1,5…3,7; соломы  и сена k = 1,5…2,5.Чтобы избежать завала проходного сечения трубопровода, большие значения при­нимают при большей массовой концентрации µ и повышенной влажности транспортируемого груза. Большинство установок пневматического транспорта, применяемых в сельскохозяйственном производстве и на пищевых предприятиях, работает при коэффи­циенте концентрации µ < 8…10 кг/кг со скоростью движения воздуха в пределах 10…30 м/с.

5.6 Расчёт проточной части системы пневматического транспорта

Основные элементы и размеры системы пневматического транспорта приведены на рисунке 5.16. Рассмотрим последовательно всасывающий и нагнетательный участки системы, как потребителей напора, и режуще-отделительного агрегата в функции нагнетательного устройства.

Рисунок 5.16. Схематическое изображение системы пневматического транспорта: 1 – всасывающее устройство (конфузор); 2 – всасывающий участок; 3 – режуще-отделительный агрегат; 4 – вертикальный участок нагнетательной линии; 5 – горизонтальный участок нагнетательной линии; 6 – поворотное колено.

5.6.1 Основные соотношения для расчета всасывающей и нагнетательной линии

Из выполненного анализа особенностей газодинамики движения псевдоожиженной костроволокнистой смеси в проточной части пневматической системе транспорта видно, что существенное влияние на особенности течения оказывает состав смеси, который в расчетах принято оценивать коэффициентом массовой концентрации.

Коэффициент массовой концентрации смеси — отношение массы груза к массе воздуха, перемещаемых в единицу времени (другими словами – это отношение производительности установки по массе перемещаемого материала, к массовому расходу транспортирующего воздуха):

где Q_Т – массовая производительность установки, кг/с;

L – объемный расход воздуха, м³/с;

ρ – плотность воздуха, кг/м³.

В практике эксплуатации и по данным экспериментальных исследований пневмотранспортных установок коэффициент массовой концентрации изменяется в следующих пределах: зерно и про­дукты его переработки – 1…25; цемент, угольная пыль – 20…60; сено, хлопок-сырец – 0,3…0,8; песок, щебень – 3…20; солома – 0,3…2.

С учетом этих данных примем для расчетов коэффициент массовой концентрации костроволокнистой смеси = 1,1 кг/кг.

Техническая производительность установки определяется по формуле:

где: Q_c – среднесменная производительность установки;

k = 1,5 – коэффициент неравномерности подачи материала в пневматическую линию в течение смены;

k₁ = 1,25 – коэффициент неучтенных факторов;

t – продолжительность работы установки в течение рабочей смены.

Для определения надёжно транспортирующей скорости воздуха предварительно вычисляется скорость витания для вертикального участка, исходя из следующих соотношений:

Условные обозначения и размерности величин, входящих в уравнения (5.12 — 5.15):

ϑ_в – скорость витания в вертикальном участке трубопровода, м/с;

ν – кинематическая вязкость воздуха при температуре транспортирования, м²/с;

µ^* – динамическая вязкость газа при температуре транспортирования, кг/м·с;

d – эквивалентный диаметр частиц, м;

Ar, Re – критерии Архимеда и Рейнольдса;

β – объёмная доля твёрдой фазы:

(5.16)

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

ρ_Т – плотность транспортируемого материала, кг/м³;

ρ – плотность воздуха при температуре транспортирования, кг/м³;

(ниже для расчета принята плотность воздуха ρ =1,22 кг/м³).

Надёжно транспортирующая скорость воздуха принимается:

для вертикального трубопровода пневмотранспорта:

(5.17)

для горизонтального:

(5.18)

Если трасса пневмотранспорта содержит вертикальные и горизонтальные участки, то транспортирующая скорость воздуха для всей трассы принимается по горизонтальному участку.

После выбора основных исходных величин расчёт проводят в следующем порядке:

Исходя из известной величины коэффициента массовой концентрации смеси и расчетной производительности Q_T, определяется секундный расход воздуха:

По полученному объемному расходу воздуха Q_B и рассчитанной скорости воздуха определяется теоретический диаметр трубопровода:

Расчетный диаметр округляется до ближайшего большего или меньшего, по действующему ГОСТу на трубы.

По формуле Q_B = F · ϑ определяется окончательное значение объемного расхода Q_B (F – площадь сечения трубопровода) согласно принятому стандартному диаметру, а по формуле:

Пересчитывается коэффициент массовой концентрации .

В общем случае суммарные гидравлические потери давления в проточной части пневмотранспортной системы:

где: — коэффициент трения чистого воздуха о стенки (в дальнейшем расчете примем = 0,02);

.l_прив— сумма приведенных длин для всех участков горизонтальных, вертикальных и эквивалентных отводов;

_i – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

k – коэффициент учета влияния вида транспортируемого материала принимается по таблице 5.3;

H-сумма длин вертикальных участков;

Р_разг – потери давления на разгон, рассчитываются по формуле:

К_р = 12,1 – коэффициент сопротивления разгонного участка. Меньшее значение следует принимать для материалов с меньшей насыпной плотностью;

Р_возд – суммарная потеря давления в разгрузителе и пылеуловителе.

Таблица 5.3 Значения эквивалентных длин потерь давления в коленах с углом поворота 90 для различных групп материалов

Таблица 5.4 Ориентировочные предельные значения параметров для различных групп материалов

В традиционных системах пневмотранспорта (при наличии вентилятора) с учётом суммарных потерь давления в сети и расходу воздуха подбирают вентилятор и рассчитывают потребную мощность его привода по формуле:

где: К₁ = 1,15 – коэффициент, учитывающий подсосы в сети;

К₂ = 1,1 – коэффициент неучтённых потерь в транспортном трубопроводе;

– КПД принимается в зависимости от выбранного типа воздуходувки.

Техническая производительность нагнетательного участка установки определяется по формуле 5.24.

5.6.2 Исходные данные для расчета пневмотранспортной системы блочно-модульного мобильного агрегата

Длину всасывающего транспортного трубопровода определяем исходя из общей компоновки льнокомбайна как расстояние между подборщиком льнотресты и местом установки режуще – отделительного агрегата.

Конструкция пневмотранспортной установки описана выше. Здесь отметим только элементы, имеющие значение для расчета характеристик пневмотранспортного тракта: всасывающая труба с конфузорным участком на входе, вращающийся и неподвижный диски режуще-отделительного агрегата, сборная камера, вертикальный участок пневмотранспортной системы на нагнетании, поворотное колено и горизонтальный участок на нагнетании.

Для расчета пневмотранспортной системы использованы результаты заводских испытаний льнокомбайна КВЛ-1М, на основании которых выбран ряд исходных параметров:

– ориентировочный объемный расход воздуха 4000 м³ /час (1,11 м³ /с);

– массовая производительность по транспорту костры и грубого вороха Q_T = 2 т/час (16 т/смена);

– перепад высот пневмотранспортной системы 1,5 м;

– диаметр входного отверстия в режуще-отделительный агрегат 400 мм;

– диаметр всасывающего участка пневмотранспортной системы 400 мм;

– проточная часть нагнетательного пневмопровода имеет два поворота на угол 90⁰;

– суммарная длина прямолинейных участков проточной части 4 м;

– расчётный эквивалентный диаметр сечения частицы твердого материала d = 110³ м;

– расчетная длина кусочков костры принята равной 10 мм.

5.6.3 Расчет всасывающего и нагнетательного участков пневмотранспортной системы

Для определения величины надёжно транспортирующей скорости воздуха предварительно рассчитывается скорость витания по следующим соотношениям:

Для расчета примем:

– динамическая вязкость газа при температуре транспортирования,

µ^* = 210^-5 кг/м с;

– коэффициент неравномерности подачи материала в пневматическую линию в течение времени работы к = 1,5;

– коэффициент, учитывающий потери производительности к₁ = 1,25;

– время работы установки в смену t = 8 час;

– плотность воздуха при температуре транспортирования, ρ =1,22

кг/м³;

– плотность транспортируемого материала ρ_т = 15, кг/м³.

Кинематическая вязкость воздуха υ:

Критерий Архимеда:

Доля твёрдой фазы:

Критерий Рейнольдса:

Скорость витания для вертикального участка:

Согласно рекомендациям, по проектированию надёжно транспортирующая скорость воздуха для вертикального участка пневмотранспорта принимается равной:

А для горизонтального:

Так как проточная часть пневмотранспорта содержит вертикальные и горизонтальные участки, то надежно транспортирующая скорость воздуха для всей трассы принимается по скорости для горизонтального участка пневматической системы:

v_г=4v_в =6,48 м/с

Учитывая наличие длинноволокнистого материала в транспортируемой костроволокнистой смеси для обеспечения надежного транспортирования без образования застойных зон примем для дальнейших расчётов скорость движения на 25% выше расчётной:

v = 8,1 м/с.

Определяем объёмный секундный расход воздуха:

Здесь принят диаметр входного (всасывающего) трубопровода системы пневмотранспорта равным 0,4 м, что определяется диаметром входного отверстия в режуще-отделительном агрегате.

Таким образом, при заданных исходных параметрах костроволокнистой смеси минимальный теоретический расход транспортирующего воздуха, обеспечивающий перемещение груза без образования завалов проточной части, составляет:

Обратим внимание, что производственные испытания льняного комбайна КВЛ-1М показали значительно больший расход воздуха, что само по себе является хорошим показателем для обеспечения надежной транспортировки костроволокнистой смеси без образования застойных зон. С другой стороны очевидно, что увеличение скорости движения является отрицательным фактором, т.к. обеспечение более высокой скорости движения требует создания более высоких напоров, что, в свою очередь, приводит к увеличению потребляемой мощности на перемещение груза в системе пневмотранспорта.

Величина общих потерь давления во всасывающем участке проточной части пневмотранспортной системы является суммой потерь трения и местных потерь:

Всасывающий участок представляет собой прямолинейную наклонную трубу со всасывающим конфузором, поэтому приведенная длина всасывающего участка равна его геометрической длине и составляет 1,2 м.

Коэффициент трения чистого воздуха о стенки примем = 0,02.

Высота подъема льнотресты: H = 0,5 м.

Поправочный коэффициент влияния вида волокнистого материала на гидравлические потери примем по таблице 5.4 (к = 1,5).

Плотность потока воздуха и перемещаемого груза примем как сумму плотностей воздуха и льнотресты:

ρ= 1,22 + 15 = 16,22 кг/м³ .

Потери давления на разгон Р_разг, рассчитываются по формуле:

где К_р = 2,0 –коэффициент сопротивления разгонного участка.

С учетом этих допущений и расчетов суммарные потери давления на всасывающем участке:

Аналогично рассчитываются потери на нагнетательном участке. Здесь необходимо учесть потери в поворотном колене. Нагнетательный участок для плавного сопряжения со сборной камерой режуще-отделительного агрегата выполняется в виде прямоугольника с размерами сторон 0,3 х 0,4 м.

Гидравлический диаметр проходного сечения равен

Нагнетательный участок имеет два поворота на 90 с радиусом R = 5·d_г = 1,7 м. Тогда повороты эквивалентны гидравлическому сопротивлению горизонтального участка трубы длиной 10 метров.

Таким образом, получаем значение приведенной длины нагнетательного участка:

Высота подъема костроволокнистой смеси в вертикальном участке пневмосистемы составляет H = 1 м.

В результате воздействия режущих гарнитур измельчителя происходит отделение костры от льноволокон, поэтому плотность перемещаемого материала уменьшается по сравнению со всасывающим участком пневмопровода. Поскольку определение этой плотности требует специального экспериментального исследования для расчетов нагнетательного участка плотность потока воздуха с костроволокнистой смесью оставим одинаковой с плотностью потока воздуха и тресты на всасывающем участке. Это несколько увеличит расчетное значение потребной мощности для привода режуще-отделительного агрегата.

Площадь проходного сечения нагнетательного участка несколько меньше, чем всасывающего. Из уравнения неразрывности расход – это произведение скорости движения на площадь сечения нагнетательного участка пневмопровода:

Откуда скорость движения на нагнетательном участке будет равна 8,5 м/с.

С учетом этих допущений и выполненных расчетов суммарные потери давления на нагнетательном участке системы пневмотранспорта:

.

Общие потери давления в проточной части всей пневмотранспортной системы составляют:

С учётом полных потерь давления в сети пневматического транспорта и расходу воздуха необходимая потребная мощность на перемещение транспортируемого груза составит:

где: К₁ = 1,15 – коэффициент, учитывающий подсосы в сети;

К₂ = 1,1 – коэффициент неучтённых потерь в транспортном трубопроводе;

— КПД нагнетательного устройства.

Здесь для определения мощности привода принят сравнительно низкий КПД нагнетания, т. к. проточная часть, определяющая характеристики нагнетателя, построена не исходя из рекомендаций по оптимальному проектированию вентилятора, а учитывает необходимость резания льняной тресты.

Таблица 5.5 – Расчетные параметры материалопровода

Рассмотренные выше методики позволяют рассчитать характеристику пневмотранспортной сети, т. е. зависимость потребного напора от расхода сети.

При использовании вентилятора, как нагнетательного средства для обеспечения движения льняного вороха по пневотранспортной системе, далее расчет сводится к подбору вентилятора по напорной характеристике и определении рабочей точки, обеспечивающей требуемый напор и расход в пневмотранспортной сети. Получение необходимых значений напора и расхода производится путем вариантного перебора различных напорных характеристик вентиляторов или использованием того или иного способа регулирования.

Во время проведения экспериментальных испытаний мобильного льнокомбайна по первичной переработке льна было отмечено, что режуще-отделительный агрегат, кроме основной технологической функции – отделения льноволокна и измельчения костры, обладает и напорными свойствами. Это определило одно из направлений данного исследования – исследование возможности использования режуще-отделительного агрегата как единственного нагнетательного агрегата. Очевидно, что для мобильной блочно-модульной установки по переработке льна, такая возможность была бы безусловно привлекательной, т.к. это существенно упрощает технологическую схему и уменьшает габаритные размеры всей установки.

Достижение поставленной цели сводится к решению ряда самостоятельных по сложности задач:

— анализ газодинамики потока в проточной части режуще-отделительного агрегата;

— разработка метода расчета течения;

— разработка методики определения напорной характеристики режуще-отделительного агрегата;

— разработка методики расчета КПД режуще-отделительного агрегата.

5.7 Основные положения к определению напорной характеристики режуще-отделительного агрегата

Отмеченные в экспериментальных исследованиях нагнетательные свойства режуще-отделительного агрегата достаточно просто объяснить, рассмотрев конструктивное устройство рабочего аппарата (рисунок 5.3). Здесь отметим, что режущие гарнитуры установлены на основном вращающемся диске по некоторой образующей (исходный вариант – это прямая линия по радиусу рабочего колеса).

Гарнитуры расположены довольно близко друг от друга. Это позволяет сделать предположение, что совокупность гарнитур как-бы образует лопатку радиального вентилятора. Конечно, такое предположение является первым приближением к реальному течению костроволокнистой смеси в режуще-отделительном агрегате. Реальный поток имеет пространственную структуру, в котором возможно существенное влияние вторичных течений в зазорах между режущими гарнитурами.

Сложный характер движения газа в проточной части режуще-отделительного агрегата, комбинация диффузорных и конфузорных течений, вращающихся и неподвижных элементов в проточной части, подвод энергии к газу набором режущих гарнитур рабочего колеса, скачки уплотнения и отрывы потока создают существенные сложности при моделировании протекающих газодинамических процессов и расчете параметров потока.

Создание адекватной и физически обоснованной математической модели расчета течения предполагает поэтапный путь решения этой задачи – последовательная постановка одномерной, двухмерной и пространственной модели. Это, в свою очередь приводит к необходимости проведения, анализа и обобщения большого количества вариантов расчетно-экспериментальных исследований. А также применения соответствующих математических подходов к решению получающихся систем уравнений, позволяющих достичь хорошей точности, быстродействия и надежности сходимости, требуемых для практически применяемых компьютерных программ.

Расчет газодинамики потока позволит разработать алгоритмы оптимизации проточной части режуще-отделительного агрегата льнокомбайна, позволяющие получить геометрию с максимальным КПД на заданные параметры с учетом возможных габаритных ограничений для обеспечения мобильности льнокомбайна.

Аналогия газодинамических процессов в проточной части режуще-отделительного агрегата льнокомбайна и турбомашинах позволяет надеяться, что применение коммерческих CFD-пакетов дает необходимый аппарат для практического применения при дозвуковых течениях в радиальных турбомашин. Наличие вторичных течений в зазорах между режущими гарнитурами, образующими лопатку рабочего колеса, приводит к необходимости как развития собственного CFD-кода SINF/Flag-S.

Большие проблемы с достоверностью результатов CFD-расчетов возникают во вращающихся элементах режуще-отделительного агрегата, в которых подводится энергия к газу, поэтому CFD-расчеты могут использоваться только как часть исследовательского пакета программ, использующего последовательно первичное проектирование, одномерные, двухмерные и квазитрехмерные расчеты. Необходимо так же иметь возможность доступа к расчетным кодам CFD-программы с целью его корректировки при проведении идентификации. Это позволяет делать CFD-код собственной разработки SINF/Flag-S.

Сложность решаемой задачи обуславливает необходимость создания комплексных методов цифрового проектирования, включающих методы предварительного проектирования, одномерные и квазитрехмерные подходы, реализованные в специализированных инженерных методиках, CFD-расчеты, программу проектирования и визуализации лопаточных решеток вращающихся элементов режуще-отделительного агрегата, программу создания 3D модели спроектированного турбоагрегата и построения сеток для CFD-расчетов.

Пространственный характер и наличие многосвязанных вторичных течений определяют необходимость использования больших вычислительных мощностей (объем оперативной памяти, количество и тактовая частота ядер процессоров и т.д.), которые невозможно получить на персональных компьютерах. Для достижения этих целей необходимо использование вычислительных мощностей суперкомпьютерных центров, имеющих в своем распоряжении все необходимые вычислительные мощности, компьютерные программы, специальное оборудование и опыт сотрудников проведения CFD-расчетов. Такие возможности имеются, например, в СКЦ «Политехнический» Санкт-Петербургского политехнического университета. Выполнение такой работы требует существенных затрат времени и материальных средств.

Вместе с этим выдвинутая выше гипотеза об аналогии совокупности режущих гарнитур со сплошной лопаткой вентилятора дает возможность выполнения оценки нагнетательных свойств режуще-отделительного агрегата, используя достаточно развитую теорию турбомашин и расчет двумерного потока на осерадиальной поверхности течения в межлопаточных каналах проточной части.

Рассмотренная выше методика построения напорной характеристики пневмотранспортной сети (раздел 5.6) позволяет по заданному расходу пневмотранспортной системы найти требуемую величину напора h_т, обеспечивающую движение костроволокнистой смеси.

Таким образом, режуще-отделительный агрегат должен обеспечит передачу потоку костроволокнистой смеси эту удельную энергию.

Согласно теории турбомашин удельная энергия потока, обеспечиваемая определяется по уравнению Эйлера:

Это соотношение позволяет определить напор, передаваемый лопатками рабочего колеса потоку перемещаемой среды.

В проектируемом режуще-отделительном агрегате не предполагается установка входного направляющего аппарата.

Таким образом абсолютное движение на входе в рабочее колесо имеет радиальное направление, т.е. Соотношения скоростей на выходе из рабочего колеса, определяющие напор, приведены на рисунке 5.17.

В этом случае напор по уравнению Эйлера будет определяться следующим соотношением:

Исходя из этого соотношения последовательность проектирования режуще-отделительного агрегата на заданные напорные и расходные параметры можно представить нижеследующим образом.

1. Расход костроволокнистой смеси в проточной части режуще-отделительного агрегата определяет заданная производительность комбайна. Поэтому эта величина задается как исходное значение. Очевидно, что при проектировании режуще-отделительного агрегата необходимо задать его габариты и определить привод. Основной размер, определяющий конструкцию это диаметр основного диска рабочего колеса. Выбор того или иного типа привода определит скорость вращения вала. Конечно, при выборе диаметра и числа оборотов необходимо провести поверочные прочностные расчеты разрабатываемой конструкции.

2. Задание диаметра и числа оборотов позволяет определить окружную скорость на выходе из рабочего колеса. Число оборотов и, соответственно, окружная скорость на выходе из рабочего колеса определяются размерами рабочего колеса и числом оборотов приводного двигателя:

3. По напору, определенному при расчете пневмотранспортной системы, и скорости (5.44) из уравнения Эйлера (5.43) определяем величину напорной составляющей абсолютной скорости (проекция абсолютной скорости на окружное направление) на выходе из рабочего колеса:

(5.45)

4. Расходная составляющая абсолютной скорости (проекция абсолютной скорости на радиальное направление) на выходе из рабочего колеса определяется исходя из заданной производительности:

(5.46)

Здесь: – расходная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса; – высота лопатки; – коэффициент стеснения потока лопатками.

5. Найденные величины скоростей () позволяют построить параллелограмм скоростей на радиусе . (рисунок 5.17).

Рисунок 5.17. Параллелограмм скоростей на выходе из рабочего колеса: – относительная скорость; – окружная скорость; – абсолютная скорость

Из параллелограмма скоростей видно, что напорная составляющая абсолютной скорости определяется углом выхода потока :

(5.47)

В случае бесконечного число лопаток угол выхода потока равен углу установки лопатка . В реальных машинах устанавливается сравнительно небольшое количество лопаток, поэтому угол выхода потока всегда меньше угла установки лопатки, что существенно снижает напор, развиваемый рабочим колесом. Поэтому необходимо найти связь между углом выхода потока и углом установки лопатки. Изучению этого вопроса уделено и до настоящего времени уделяется пристальное внимание многочисленных исследователей, результаты работ которых рассмотрены в следующем разделе.

5.8 Математические модели теоретического напора

Как уже указывалось выше набор режущих гарнитур для выполнения анализа будем можно представлять как сплошную лопатку вентилятора, которая должна обеспечивать необходимый (заданный) напор и расход. Это позволит применить к динамическому измельчающему устройству имеющуюся теорию расчета вентиляторов.

С точки зрения поставленной задачи — главное определить рабочую точку нагнетательного устройства, т.е. найти пересечение напорной характеристики нагнетательного устройства с характеристикой сети, которая определяет рабочий напор и расход.

В общем случае величину теоретического напора можно опре­делить, решая совместно уравнения движения, энергии, сплошности и состо­яния для вязкого, нестационарного снимаемого потока. Такое ре­шение в строгой постановке в настоящее время невозможно выпол­нить, поэтому для нахождения величины коэффициента теоретического напора Ψ_Т используются различные допущения, начиная от одномерной струйной теории и заканчивая квазитрехмерной постановкой задачи.

При использовании тех или иных допущений различными авто­рами получены многочисленные эмпирические формулы для расчета теоретического напора, область применения которых ограничена, а определяется параметрами экспериментальных объектов, на ос­новании исследования которых были получены эти зависимости.

Коэффициент теоретического напора в случае С_и1 =0 равен:

(5.48)

Для расчета его величины часто используется отношение действительной величины теоретического напора к величине, полученной при условии бесконечно числа лопаток (z = ∞). В этом случае угол потока на выходе из рабочего колеса равен углу установки лопатки:

(5.49)

где ϻ — коэффициент циркуляции. Тогда из треугольника скоростей на выходе из рабочего колеса следует:

(5.50)

При определении коэффициента циркуляции ϻ большинство авторов решает зада­чу на базе сильно упрошенных физических схем.

А. Б. Стодола вывел формулу в 1927 г., полученную с учетом влияния осевого вихря на изменение окружной составляющей скорости:

(5.51)

Существует еще ряд работ, посвященных этому вопросу с аналогичным подходом. Среди них наиболее известны работы К. Пфлейдерера, Б. Экка, К. Страховича. Формула Б. Экка, например, учитывает, кроме осевого вихря, влияние кри­визны лопаток, а также трение, уменьшение активной ширины пото­ка вследствие отрыва пограничного слоя. Автор предлагает для колес, спроекти­рованных по закону b_xr=const определять коэффициент циркуляции по формуле:

(5.52)

где К — коэффициент, учитывающий наличие пограничного слоя, равен отношению площади сечения активного потока по всему сечению канала.

Для случая идеальной жидкости и отсутствия срывных зон в межлопаточном канале рабочего колеса, при допущении равномерно распределенной нагрузки по всей длине лопатки К. Пфлейдерер предлагает способ расчета коэффициента циркуляции.

Существуют работы, авторы которых при построении моделей напора учитывают изменение циркуляции не только в плоскости вращения, но и ряд других явлении, присущих реальному потоку, с целью выяснения влияния пространственной неравномерности потока на выходе из рабочего колеса на коэффициент циркуляция. Отмечается, что величина в значительной степени зависит от диффузорности потока в каналах колеса. Наиболее сильно этот фактор сказывается в рабочих колесах с малыми и средними углами.

Опи­раясь на аэродинамическую схему А. Стодола и вводя поправочные мно­жители, учитывающие пространственность потока и влияние диффузорности, А. Стодола получил следующую зависимость для коэффи­циента скольжения:

(5.53)

Определение коэффициента теоретического напора в произвольных рабочих колесах возможно на основании анализа распределения скоростей вдоль профиля лопатки или характера рас­пределения нагрузки на лопатку. В этом плане следует отметить работу, где распределение нагрузки на лопатку оценивается по расчету распределения скоростей канальным методом, а влияние вязкости и других особенностей течения определяется экспериментальным коэффициентом К_м:

(5.54)

где – радиус приложения результирующей аэродинамических сил;

=2,4 – для одноярусных рабочих колес; =4,2 — для двухъярусных.

Формула имеет высокую точность в области расчетных ре­жимов работы центробежных ступеней.

Для определения теоретического напора можно использовать методы расчета обтекания решеток потенциальным потоком. Коэффициент К_М в этом случае определится через циркуляцию идеаль­ного потока.

При таком подходе необходим учет различий в течении реаль­ного и идеального потоков; кроме того, нужно четко определить, условие схода невязкого потока для лопаток с относительно тупой выходной кромкой.

Углы входа и выхода лопаток определяются газодинамикой потока костроволокнистой смеси в режуще-отделительном устройстве, которое обеспечивает нагнетательные свойства агрегата. Напор, развиваемый устройством, должен превышать гидравлические потери в каналах пневмотранспортной системы для устойчивого движения костроволокнистой смеси во всасывающем и нагнетательном участках. Зная конструкцию пневмотранспортной системы, можно определить потребный напор, по величине которого находится коэффициент напора измельчающего устройства.

Для дальнейшего анализа, используя формулу А. Стодола по требуемой величине коэффициента напора, можно определить угол установки лопатки на выходе их рабочего колеса :

(5.55)

где – коэффициент расхода, определяемый как отношение расходной составляющей абсолютной скорости к окружной скорости на выходе из рабочего колеса.

Угол установки режущих гарнитур на входе (угол установки лопатки) в режуще-измельчающее устройство определяется конструкцией всасывающего участка. При отсутствии направляющего аппарата равен 90⁰.

Определенные таким образом значения углов установки лопатки на входе и выходе и конструктивные размеры рабочего колеса позволяют рассчитать среднюю линию лопатки, обеспечивающую заданный напор рабочего колеса (см. рисунок 5.18).

5.9 Расчет течения в межлопаточном канале

В качестве основы расчета течения через радиальную решетку используем двумерную методику разработанную Стейницем. Результаты расчета по методу релаксации, с помощью которых в методе Стейница производится решение уравнений движения жидкости, показывают, что, за исключением областей вблизи концов канала, скорость от передней стороны к задней меняется линейно, а углы потока совпадают с углами лопатки. В области выхода из канала, где нарушается такой характер течения, распределение углов потока предполагается происходящим по параболическому закону. С.Н. Шкарбуль развил этот метод. Исходя из экспериментальных данных по исследованию относительного потока, он предложил аппроксимировать среднюю линию потока параболической кривой и на входе в канал.

Считаем, что заданы все геометрические параметры колеса и известны параметры потока в сечениях 1-1 и 2-2. Т.е. здесь рассматривается решение «прямой» задачи для рабочих колес, по которым имеются экспериментальные или расчетные данные в указанных сечениях. Заранее оговорим что эту методику не трудно использовать в более широком смысле. Для этого необходимо определить угол выхода потока из колеса по величине коэффициента нагрузки.

Расчет течения здесь и далее будет производится для средней расходной линии тока в меридиональной плоскости. С допустимым приближением, согласно с расчетами Стейница, можно считать, что средняя относительная скорость на любом радиусе по длине канала равна половине суммы скоростей на передней и задней сторонах лопатки:

, (5.56)

где – относительная скорость течения на задней стороне лопатки;

— относительная скорость течения на передней стороне лопатки.

Условимся, что при рассмотрении скоростей потока внутри канала стеснение потока лопатками учитывается, но надстрочный индекс « ʹ » для упрощения записи опускается. Индексы «з» и «п» обозначают параметры потока по задней и передней сторонам лопатки соответственно.

Понимая под нагрузкой на лопатку разность давлений по обе ее стороны, запишем уравнение Бернулли для относительного движения при отсутствии потерь:

(5.57)

где ρ_ср— средняя плотность между ρ₁ и ρ₂.

Определим коэффициент нагрузки ∆Ψ как:

(5.58)

Тогда выражение можно записать в следующем виде:

, (5.59)

Или

(5.60)

где 𝜀 – степень сжатия потока.

Решая совместно (5.58) и (5.60), получим выражения относительных скоростей на профиле:

(5.61)

Для определения закона распределения нагрузки по профилю воспользуемся теоремой о главном моменте количества движения системы материальных точек: производная по времени от главного момента количества движения системы относительно оси равна моменту внешних сил относительно этой оси:

(5.62)

где К_ƶ — проекция на ось z главного вектора момента количества движения;

М_ƶ — момент внешних сил относительно оси z, действующий на выделенный объем костроволокнистой смеси.

Масса элементарного объема жидкости в межлопаточном канале рабочего колеса:

(5.63)

Момент количества движения массы относительно оси ƶ равен произведению массы на составляющую скорости перпендикулярную оси и на расстояние до этой оси:

dK_ƶ=rc_u (5.64)

Момент внешних сил появится в результате действия разности давлений по обе стороны лопатки:

M_ƶ=∆p*b*dr*r (5.65)

Тогда:

dK_ƶ=M_ƶ=∆p*b*dr*r* (5.66)

Определим величину нагрузки:

(5.67)

Выразим через осредненный треугольник скоростей и произведем дифференцирование:

(5.68)

Или в безразмерном виде:

(5.69)

Чтобы воспользоваться зависимостью (5.69), необходимо определить входящие в нее величины 𝜀, β, с_r. Уравнение можно использовать как при решении «прямой», так и «обратной» задачи теории решеток. В обоих случаях предполагается наличие известного соотношения между углами лопаток β_л и углами потока по средней лини канала β.

Для определения линии тока предполагается, что в пределах от R_y=r_y/r₁=1.15-1.2 до некоторого значения R_x=r_x/r₂, определяемого по формуле Стейница:

(5.70)

Углы потока и углы лопатки по средней линии примерно совпадают, т.е. β_л=β.

Предполагается, что на участках канала от R_x до r₂ и от r₁ до R_y изменение углов потока подчиняется параболической зависимости:

(5.71)

где R— относительный радиус (для участка входа в канал — R_y, для участка выхода — ).

Определение коэффициентов А, В, С для соответствующих участков производится путем решения системы трех уравнений, составленной на следующих граничных условиях:

1. Равенства углов потока из лопатки на радиусах ;
2. Отсутствие излома линии тока на радиусах ;
3. Обеспечение угла выхода (входа потока из межлопаточного канала).

Тогда система уравнений для определения коэффициентов А, В, С для параболы, описывающей изменение углов потока на входе в канал:

(5.72)

где угол потока на входе в канал

(5.73)

Для участка на выходе из межлопаточного канала:

(5.74)

где угол выхода потока из канала:

(5.75)

Тогда средняя линия установки режущих гарнитур (средняя линия лопатки), представляющая собой отрезок дуги окружности, может быть построена исходя их радиуса центров и радиуса лопатки:

(5.76)

(5.77)

Рисунок 5.18. Схема расположения режущих гарнитур по дуге окружности.

Найдем расходную составляющую скорости С_r на различных участках радиуса режуще-отделительного устройства:

(5.79)

где: Q — объемный расход (м³/с);

r_i — радиус (м);

b₁— высота режущей гарнитуры (м);

t — толщина лопатки (м);

z — количество лопаток по периметру режуще-отделительного устройства.

Возьмем двадцать точек по радиусу с шагом 0,015 метра.

(5.80)

угловая скорость рабочего колеса на выходе:

(5.81)

n=1200 об/мин

(5.82)

U₂ = 62,8м/с

Находим производную в каждой точке:

для первой точки:

(0,03826-0,04097)/0,03=-0,09014

для второй

(0,03591-0,04097)/0,06=-0,08424

Тогда тангенс угла выхода потока из канала:

Откуда получаем β₂=3⁰

Рисунок 5.19. Схематизация оценки угла отставания потока методом Стодола.

Если положим, что угловая скорость вихря w_в, то . Стодола предположил, что интенсивность вихря равна рабочей скорости колеса: w_в=w.

Тогда относительная скорость, возникающая в межлопаточном канале от наличия осевого вихря: .

Из треугольника скоростей следует, что тогда:

На выходе из межлопаточного канала: .

При отсутствии вращения скорость идет по лопатке. При бесконечном числе лопаток осевой вихрь отсутствует (а₂ = 0), так как нет пространства между лопатками для развития осевого вихря.

При конечном числе лопаток появляется составляющая относительной скорости от осевого вихря w_в2. Тогда относительная скорость потока на выходе из рабочего колеса w₂= w_в2+ w_2n и соответствующий угол лопатки β_л2 =13⁰.

Рисунок 5.20. График изменения расходной скорости по каналу режуще-отделительного агрегатора.

Эти положения позволяют рассчитать угол лопатки в различных точках по радиусу:

. (5.85)

Здесь радиус средней линии лопатки (радиус, по которому устанавливаются режущие гарнитуры):

Для рассматриваемой конструкции режуще-отделительного агрегата:

R_л = (0,5²-0,2²)/2(0,5*0,9-0,2*0) = 0,23 м.

По формуле (5.86) определяется угол лопатки на различных точках по радиусу. Полученные расчетные данные сведены в таблицу 5.6

Таблица 5.6 – Расчетные параметры режуще-отделительного агрегата

5.10 Расчет нагнетательных характеристик режуще-отделительного агрегата

Одним из инновационных решений при разработке модернизированной системы переработки льнотресты в комбайне КВЛ-1М является совмещение функций режущего аппарата и нагнетателя в одном устройстве – режуще-отделительном агрегате. Эскизное изображение режуще-отделительного агрегата дано на рисунке 5.21. Здесь показано схематическое устройство вращающегося диска режуще-отделительном агрегате, который соединяет в себе важные функциональные действия: режет на частицы льнотресту, отделяет льняные волокна и обеспечивает передвижение льнотресты в пневматической системе комбайна.

Льнотреста после всасывающего участка пневматической системы через отверстие диаметром D₀ в покрывающем неподвижном диске поступает на вход режущих гарнитур режуще-отделительного агрегата. Первая режущая гарнитура установлена на D₁^дез, последняя гарнитура из семи установлена на диаметре D₂^дез. Режущие гарнитуры установлены по прямой линии по радиусу (общее количество комплектов режущих гарнитур, установленных на вращающемся диске — 6 штук).

После режущего устройства расположено 6 прямых непрофилированных лопаток вентилятора. Радиус входа на лопатки рабочего колеса вентилятора – R₁, радиус выхода – R₂. Диск режуще-отделительного агрегата вращается с угловой скоростью ω.

В значительной степени условно рассмотренную конструкцию вращающегося диска режуще-отделительного агрегата можно представить как радиальное рабочее колесо центробежного вентилятора с двухрядной решеткой.

Первый ряд представляет собой условные радиальные лопатки вентилятора, образованные режущими гарнитурами. Угол установки этих лопаток β_1л^дез=β_2л^дез = 90⁰. При этой схематизации конструкции условная толщина профиля лопатки равна длине режущей гарнитуры. Второй ряд лопаточной решётки представляет собой классические прямолинейные лопатки рабочего колеса, установленные под углом β_1л = β_2л =45 ⁰.

Рисунок 5.21. Схематическое изображение устройства режуще-отделительного агрегата в радиальном сечении.

Здесь необходимо отметить важный момент, определяющий газодинамику потока и, соответственно, напорные свойства режуще-отделительного агрегата. Представленная схематизация конструктивного устройства лопаточной системы режуще-отделительного агрегата моделирует лопатки, загнутые назад. Очевидно, также, что между режущими гарнитурами происходит течение воздуха. Описание совокупности режущих гарнитур в виде непроницаемой лопатки упрощает анализ структуры потока и позволяет для расчёта использовать традиционные методы расчета энергетических характеристик вентилятора.

В настоящее время разработаны специализированные программные комплексы, позволяющие произвести расчет течения в подобных межлопаточных каналах. Трудоемкость процесса подготовки исходных данных для расчета течения многоярусных лопаточных аппаратов и само выполнение расчетов, требующих использования дорогостоящих программных комплексов и значительных затрат машинного времени, представляет собой самостоятельную по сложности задачу.

Рассмотрим особенности газодинамики потока и основы расчета нагнетательных установок в системе пневмотранспорта.

Для упрощения изложения введем следующие условные обозначения:

L– расход (подача, производительность) вентилятора, м³/с;

Р, Р_s, Р_d– полное, статическое и динамическое давления, Па;

ΔP_1-2 – потери давления, Па;

N– мощность, Вт;

η_г, η_o, η_м– гидравлический, объёмный и механический КПД;

С, W, U– абсолютная, относительная и окружная скорость в рабочем колесе, м/с;

С_u, C_r – окружная (напорная) и радиальная(расходная) составляющие абсолютной скорости, м/с;

b, D – ширина меридионального сечения и диаметр рабочего колеса, м;

β_л– угол установки лопаток в рабочем колесе, град (рад);

β– угол потока в межлопаточном канале рабочего колеса, град (рад);

C_u/u– коэффициент закрутки потока в рабочем колесе;

— коэффициент расхода;

ψ– коэффициент напора (коэффициент давления);

n_s– коэффициент быстроходности;

ρ– плотность, кг/м³;

ω– площадь поперечного сечения, м²;

ω_o – угловая скорость вращения, рад/с;

n_м– частота вращения вала, об./мин.;

n– частота вращения вала, об./c.

Индексы:

1, 2 – входное и выходное сечения рабочего колеса;

Т – теоретические параметры;

Ф – фактические параметры.

Энергия, передаваемая потоку рабочим колесом, определяется значениями относительных W, окружных U и абсолютных C скоростей на входе и выходе из межлопастного канала. Относительная скорость W– это скорость движения потока относительно вращающегося рабочего колеса. Вектор её направлен по касательной к лопатке, т. е. вдоль линии тока. Вектор окружной скорости U, направленный по касательной к данной точке окружности рабочего колеса радиусом r в сторону вращения рабочего колеса, вращающегося с угловой скоростью ω_o, равен:

Абсолютная скорость – это скорость движения потока относительно неподвижного корпуса нагнетателя. Абсолютная скорость C равна геометрической сумме относительной W и переносной (окружной) U скоростей: .

Вектор абсолютной скорости разложим на две составляющие C_r и C_u.

Проекция абсолютной скорости на радиальное направление (расходная составляющая абсолютной скорости) C_r направлена перпендикулярно проходному сечению, что позволяет определить объемный расход через данную поверхность ω=:

Скорость C_u является проекцией абсолютной скорости на вектор окружной скорости U и называется скоростью закрутки потока. От этой скорости зависит давление, создаваемое вентилятором. Векторы окружной и абсолютной скоростей образуют угол α; вектор относительной скорости с обратным направлением окружной скорости – угол β.

Рисунок 5.22. Параллелограммы скоростей на входе и выходе из межлопаточного канала рабочего колеса.

На выходе лопатки рабочего колеса (сечение 2 – 2) имеются: окружная скорость U₂, относительная скорость W₂ и абсолютная скорость C₂. Направление скорости W₂ определяется углом β₂, который называется углом выхода потока в относительном течении. На входе в рабочее колесо (сечение 1 – 1) имеем, соответственно, скорости U₁, W₁ и C₁. Определение величин этих скоростей и их направлений на входе и выходе из рабочего колеса позволяет построить параллелограммы скоростей, по которым рассчитать давление нагнетателя.

Основная характеристика радиального нагнетателя – это зависимость создаваемого давления P от объемного расхода нагнетателя L.

Теоретическое давление нагнетателя равно разности полных давлений на выходе и входе в нагнетатель:

где P_s2; P_s1– статическое давление на выходе и входе в межлопаточный канал рабочего колеса вентилятора;

ρc₂²/2; ρc₁²/2 – динамический напор потока на выходе и входе;

ρgz₂; ρgz₁— нивелирный напор на выходе и входе (т.к. изменение высоты потока в пределах вентилятора незначительно, этими составляющими в расчете пренебрегаем).

Из этого краткого обзора расчетных соотношений видно, что для определения искомых характеристик нагнетательных свойств режуще-отделительного агрегата необходимо произвести расчет течения в межлопаточных каналах или, как минимум, рассчитать скорости и построить параллелограммы скоростей на входе и выходе из рабочего колеса.

Расходная составляющая абсолютной скорости на входе и выходе из рабочего колеса (без учета площади проходного сечения, занимаемого лопатками):

На входе в рабочее колесо отсутствует закрутка потока (C_u1 =0), поэтому абсолютная скорость м³ /с.

Значения окружных скоростей на входе и выходе:

Здесь n = 1250 об/мин – число оборотов вращающегося диска режуще-отделительного агрегата.

Рисунок 5.23. Схематическое изображение радиального и меридионального сечения режуще-отделительного агрегата, моделирующее его нагнетательные свойства.

Для дальнейших вычислений удобно использовать понятие коэффициента расхода, широко применяемое при проектировании вентиляторов радиального типа:

Согласно опыту проектирования центробежных вентиляторов типичные значения коэффициентов расхода лежат в пределах 0,2 – 0,3. Значительное отличие коэффициента расхода в рассматриваемой конструкции от рекомендуемых значений для классических центробежных вентиляторов объясняется необходимостью установки устройств для резки льнотресты в режуще-отделительном агрегате.

Теоретическая мощность, которую вентилятор передает потоку для обеспечения заданной производительности и давления, вычисляется по формуле:

Теоретический напор, который обеспечивает рабочее колесо центробежного вентилятора, в общем случае определяется по формуле Эйлера:

Если закрутка потока на входе на лопатки рабочего колеса отсутствует , как в принятой конструкции режуще-отделительного агрегата, то теоретический напор:

Используя понятие безразмерного коэффициента напора:

из треугольника скоростей (рисунок 5.24) получим:

Для построения параллелограмма скоростей на выходе из рабочего колеса и определения напорных характеристик нагнетателя необходимо определить угол направления относительной скорости на выходе из рабочего колеса β₂.

Рисунок 5.24. Треугольник скоростей к определению коэффициента теоретического напора для рабочего колеса центробежного нагнетателя.

Здесь необходимо отметить важные для проектирования нагнетателя следующие выводы (рисунок 5.24):

Максимальный коэффициент напора создают рабочие колеса с лопатками, загнутыми вперед β_л2>90º. Однако они имеют самую большую скорость на выходе С₂ из представленных ступеней, что приводит к росту потерь в диффузоре и снижению КПД ступени в целом. Поэтому такие рабочие колеса находят применение только в низконапорных вентиляторах.

Рабочие колеса реактивного действия с загнутыми назад лопатками (β_л2<90º) обладают высоким КПД и применяются в основном в стационарных компрессорах. Различают рабочие колеса насосного (β_л2=15…30º) и компрессорного (β_л2 = 30…60º) типа.

Рабочие колеса с лопатками, имеющими радиальный выход (β_л2 = 90º), создают высокий напор, но КПД ступени несколько ниже, чем при загнутых назад лопатках. Рабочие колеса с β_л2=90º полуоткрытого типа имеют одно основное преимущество: окружные скорости U₂, ограниченные пределом прочности примерно в 1,5 раза выше, чем у рабочих колес с покрывающим диском, что обеспечивает большие степени повышения давления в одной ступени. Такие рабочие колеса применяются в авиационных компрессорах и компрессорах наддува двигателей внутреннего сгорания.

Рисунок 5.25. Влияние угла установки лопатки на выходе из рабочего колеса на треугольник скоростей.

Из вышеприведенного анализа и расчетных формул следует, что определяющим напор рабочего колеса является угол выхода потока из межлопаточного канала рабочего колеса в относительном движении β₂.

Выше были получены формулы для рабочего колеса с конечным числом лопаток:

Аналогично, при бесконечном числе лопаток угол выхода потока будет равен углу установки лопатки:

.

В рабочих колесах с конечным числом лопаток поток отстает по направлению от угла лопаток на выходе (рисунок 5.26) на величину:

Δβ = β_л2 – β₂.

Определение β₂ достаточно сложная задача, т.к. угол отставания потока Δβ изменяется в очень широком диапазоне и зависит от густоты решетки, аэродинамической нагруженности лопатки и состояния пограничного слоя на ней.

Рисунок 5.26. Отставание потока на выходе из режуще-отделительного агрегата от угла установки лопаток.

Наиболее простой способ определения β₂ по углу β_л2 и числу лопаток z₂ в предположении о существовании осевого вихря в межлопаточном канале рабочего колеса был предложен А. Стодолой:

Отметим, что формула Стодолы дает хорошее совпадение с результатами экспериментальных исследований для рабочих колес с лопатками, выполненными по дуге окружности и β_л2<90º.

Для закрытых рабочих колес, меридиональное сечение которых спрофилировано по закону bR=const применяются формулы Б. Экка, учитывающие влияние кривизны межлопаточного канала уменьшение на 20–30 % сечения потока на выходе из межлопаточного канала из-за наличия срывной области. Для полуоткрытых рабочих колес с _л2 = 90 можно использовать формулу П.К.Казанджана или К. Пфлейдерера.

Погрешность в определении теоретического напора по приведенным формулам может достигать 20–30 %, так как формулы носят эмпирический характер. Надежно определить с погрешностью 2–3 % можно с помощью метода теории решеток.

Тогда коэффициент теоретического напора:

Тогда теоретический напор рабочего колеса:

Теоретическая мощность, развиваемая нагнетателем:

Фактическая мощность привода с учетом: потерь в режуще-отделительном агрегате η_в= 0,7 – 0,8; механических потерь в подшипниках η _п= 0,96 – 0,97; механических потерь в клиноременной передаче η _кп= 0,9 – 0,95; составит:

Таким образом, расчетный анализ показывает, что мощность режуще-отделительного агрегата обеспечивает транспорт костроволокнистого вороха в системе пневматического транспорта комбайна.

Необходимо отметить, что выполненная расчетная оценка напорной характеристики режуще-отделительного агрегата использует основные положения теории турбомашин, аналогию обтекания совокупности режущих гарнитур с лопаткой турбомашины и гипотезу о непроницаемости поверхностей лопаток, формируемых совокупностью режущих гарнитур. Очевидно, что последнее предположение значительно упрощает реальную газодинамику потока костровоздущной смеси в рабочем аппарате, т.к. в зазорах между вращающимися и неподвижными режущими гарнитурами возникает вторичное течение в направлении ортогональном основному потоку в межлопаточном канале. Таким образом к составляющей от осевого вихря добавляется составляющая скорости относительного движения от вторичного течения между зазорами в режущих гарнитурах. Это явление приведет к увеличению угла отставания потока от направления средней линии лопатки на выходе из рабочего аппарата и, соответственно, к уменьшению величины напора. Изучение этого процесса и определение количественного влияния на напорные свойства требует специального исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана инновационная технология мобильной первичной переработки тресты в условиях максимального приближения к месту производства с целью получения короткого волокна низкой себестоимости, которое после доработки может быть продукцией с высокой добавленной стоимостью и из которой можно изготовить изделия различного функционального назначения.

2. Впервые предложена и исследована конструкция блочно – модульного мобильного агрегата  (условное название АБМ-1), который для льносеющих регионов позволяет решить проблему первичной переработки тресты льна в хозяйствах и обеспечивает благоприятные условия для улучшения логистики при уборке тресты за счет перевозки с полей переработанного материала вместо большого количества не переработанной тресты.

3. Разработана технологическая схема агрегата АБМ-1, позволяющая работать с достаточной производительностью и мобильностью.

4. Получены данные для использования в расчетах по организации технологии уборки льнотресты и её первичной переработки в поле и на стационарных площадках.

5. Разработаны теоретические основы процесса разрушения стеблей льна в режуще-отделительном агрегате (дезинтеграторе) и пневматической транспортировки лубоволокнистой массы по пневмопроводу.

6. Применение инновационного, высокопроизводительного, мало затратного, недорогого и простого по конструкции технологического агрегата АБМ-1 обеспечит получение дополнительной прибыли за счет первичной переработки тресты льна и выделения моноволокна непосредственно в хозяйствах позволит диверсифицировать сельскохозяйственное производство в районах льносеяния, создать новые рабочие места и дополнительно обеспечит рынок высококачественным натуральным моноволокном.

7. По результатам работы опубликованы статьи:

7.1. Никифоров А.Г., Сидоренков М.В. Инновационная технология переработки льнотресты в полевых условиях. Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития», посвященной 100-летию ФГБОУ ВО Омский ГАУ. — Омск: Омский ГАУ, 2018. — С. 110-113.

7.2.  Никифоров А.Г., Вернигор А.В., Сидоренков М.В. Методика расчета течения идеального газа в проточной части измельчителя-отделителя мобильного средства для первичной переработки льнотресты в полевых условиях. «Актуальные вопросы развития органического сельского хозяйства»: сборник матер. междун. науч.- практ. конф. (16 октября 2018 г) — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. 2018 — С. 578-584.

7.3.  A. Nikiforof, D. Popova, K. Soldatova. A network application for modelling a centrifugal compressor performance map.10th International Conference on Compressor and there Systems. IOP Conference Series: Material Science and Engineering 232 (2017). London. UK. 012046. DOI: 10.1088/1757-899X/232/1/012046

7.4.  Никифоров А.Г., Сидоренков М.В. Методика расчетной оценки и проектирования турбоагрегата льнокомбайна. Состояние и перспективы научного обеспечения АПК. / Сборник материалов национальной научной конференции (28.05.2019г.) — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2019. — С. 79-84.

7.5. Никифоров А.Г., Герасимов В.Н., Рековец А.В., Рудаков Н.А., Матыченков Е.В. Разработка метода проектирования режуще-отделительного агрегата льнокомбайна. В сборнике: Цифровые технологии — основа современного развития АПК. сборник материалов международной научной конференции. 2020. С. 316-322.

7.6. Белокопытов В.Н., Герасимов В.Н., Илларионов А.С. Первичная переработка тресты в хозяйствах. В сборнике: Актуальные вопросы развития органического сельского хозяйства. сборник материалов международной научно-практической конференции. 2018. С. 511-517.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Никифоров А.Г., Сидоренков М.В. Инновационная технология переработки льнотресты в полевых условиях. Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития», посвященной 100-летию ФГБОУ ВО Омский ГАУ. — Омск: Омский ГАУ, 2018. — С. 110-113.
2. Никифоров А.Г., Вернигор А.В., Сидоренков М.В. Методика расчета течения идеального газа в проточной части измельчителя-отделителя мобильного средства для первичной переработки льнотресты в полевых условиях. «Актуальные вопросы развития органического сельского хозяйства»: сборник матер. междун. науч.- практ. конф. (16 октября 2018 г) — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. 2018 — С. 578-584.
   1. Nikiforof, D. Popova, K. Soldatova. A network application for modelling a centrifugal compressor performance map.10th International Conference on Compressor and there Systems. IOP Conference Series: Material Science and Engineering 232 (2017). London. UK. 012046. DOI: 10.1088/1757-899X/232/1/012046
3. Никифоров А.Г., Сидоренков М.В. Методика расчетной оценки и проектирования турбоагрегата льнокомбайна. Состояние и перспективы научного обеспечения АПК. / Сборник материалов национальной научной конференции (28.05.2019г.) — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2019. — С. 79-84.
4. Новиков, Э. В. Масличный лен как глобальный сырьевой ресурс для производства волокна [Электронный ресурс] / Э. В. Новиков, Н. В. Басова, И. В. Ущаповский, А. В. Безбабченко, А. В. Галкин // Молочнохозяйственный вестник. – 2017. – № 3 (27). ВГМХА – С. 187-203. – Режим доступа: http://molochnoe.ru/journal.
5. Пат. РФ № 2390590 Российская Федерация, МПК D01B 1/12 С1. Способ получения штапелированного льняного волокна / Корнилов В.С., Корнилов А.В.; заявитель и патентообладатель Корнилов В.С. Заявка: 2009107736/12 от 04.03.2009 (24); опубл. 25.05.2010, Бюл. № 15 (56).
6. Пат. РФ на ПМ № 151899 Российская Федерация, МПК D01B 1/14 С1. Агрегат для уборки и переработки льна в штапелированное волокно / Пашин Е.Л.; заявитель и патентообладатель Пашин Е.Л. Заявка: 2014135526/13 от 01.09.2014; опубл. 20.04.2015, Бюл. № 11.
7. Пат. РФ на изобретение № 2506353 Российская Федерация, МПК D01B 1/00 С1. Способ получения лубяного волокна и устройство для его осуществления / Внуков В.Г., Федосова Н.М.; заявитель и патентообладатель ООО «Агроен-Инвест». Заявка: 2012155973/12 от 21.12.2012; опубл. 10.02.2014, Бюл. № 4.
8. Пат. РФ на ПМ № 164651 Российская Федерация, МПК D01B 1/00 С1. Устройство для переработки лубяных стеблей в поле / Внуков В.Г., Федосова Н.М., Безбабченко А.В., Новиков Э.В., Чекренева Т.П.; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ВНИИМЛ. Заявка: 2016109551/12 от 16.03.2016; опубл. 10.09.2016, Бюл. № 25.
9. Льнокомбайн полунавесной КВЛ-1. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию. Вязьма 2015. – 37 с
10. Ростовцев, Р.А. Направления развития технологий уборки льна-долгунца / Р. А.. Ростовцев, В. С. Куприянов, В. Д. Игнатов // Электронный журнал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. По итогам 7-й Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Инновации в сельском хозяйстве», посвященной 100-летию со дня рождения видного ученого в области электрификации сельского хозяйства, Лауреата Государственной премии СССР, доктора технических наук, профессора А.В. Демина (27-28 апреля), Москва. ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Выпуск №3 (24). 2017. – С. 1-6. – Режим доступа: http://ej.viesh.ru/journal/201502end.
11. Новиков, Э.В. Новые технологические машины для переработки льна / Э. В. Новиков, А. В. Безбабченко, В. Г. Внуков, В. А. Романов // Материалы Международная научно-практической конференции «Лен – стратегическая культура XX — века», 5-6 декабря 2016. г. Смоленск. ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. – 2017.
12. К.Г. Тополиди, Ю.Н. Вальщиков, Е.П. Боженов, М.А. Рогов. Пневматический транспорт в текстильной и легкой промышленности/производственное издание. – М.: Легпромбытиздат, 1987. – 104 с.
13. В.А. Минко, Т.Н. Ильина, А.В. Минко, Д.А. Емельянов. К расчету воздуховодов для двухфазных потоков. // Вестник ТГТУ. 2016. Том 22.- №4. –с. 648-655.
14. В.А. Минко. Обеспыливающая вентиляция: монография. / В.А. Минко, И.Н. Логачев, К.И. Логачев. – Белгород: изд-во БГТУ,2006. – Т.1. – 460 с.
15. Д.А. Емельянов, К.В. Плотников. О влиянии объемной концентрации техногенных волокнистых материалов на коэффициент формы частиц в материально-воздушном потоке. //Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2016. — №3. – с. 91-95.
16. И.Т. Глебов. Подъемно-транспортные машины отрасли. Аспирация и пневмотранспорт деревообрабатывающих предприятий. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т., 2010. -138 с.
17. А.Н. Александров, Г.Ф. Козориз. Пневмотранспорт и пылеулавливающие сооружения на деревообрабатывающих предприятиях. – М: Лесная промышленность, 1988. – 248 с.
18. Пневмотранспортное оборудование: справочник/ М.П. Калинушкин, М.А. Коппель, В.С. Серяков, М.М. Шапунов. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. – 286 с.
19. Кузнецов Ю.В., Никифоров А.Г. Удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха. /Компрессорная техника и пневматика. №3, 2016, с. 27-38.
20. Кузнецов Ю.В., Никифоров А.Г. Расчёт количества сконденсированной влаги при охлаждении сжатого воздуха / Компрессорная техника и пневматика. №6. 2016, с. 23-29.
21. Никифоров А.Г. Ермаченков Ф.А. Повышение энергетической эффективности путем частичной децентрализации энергоснабжения сельскохозяйственных производителей. Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые выводы и решения: сборник материалов междун. науч.-практ. конф. – Тюмень: ГАУСЗ, 2016, с. 58-61.
22. В.А. Кулагин, А.Г. Никифоров. Моделирование напорной характеристики центробежной компрессорной ступени. / Компрессорная техника и пневматика. — № 2. – 2017. – с. 36-41.
23. Vladimir A. Kulagin and Alexander G. Nikiforov. Modeling Pressure Characteristics of Centrifugal Compressor Step. Journal of Siberian federal Universsitty. Engineering&Technologies, 2017, 10 (3) – pp. 388 – 399.
24. Белокопытов В.Н., Герасимов В.Н., Кучумов А.В., Никифоров А.Г., Внуков В.Г. Проблемы первичной переработки льнотресты в поле и пути их решения. Сборник материалов международной научно-практической конференции «Продовольственная безопасность: от зависимости к самостоятельности». — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2017. — с. 646-655.
25. Кучумов А.В., Никифоров А.Г. Расчет системы пневмотранспорта мобильного льноуборочного агрегата. Сборник материалов международной научно-практической конференции «Продовольственная безопасность: от зависимости к самостоятельности». — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2017. — с. 667-673.
26. Кулагин В.А., Никифоров А.Г. Моделирование напорной характеристики центробежной ступени. Компрессорная техника и пневматика. 2017. № 2. — с. 36-40.
27. Кулагин В.А., Никифоров А.Г. Нейросетевая модель характеристик центробежной ступени. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 10. № 3.- с. 388-398.
28. Боровков А.И., Войнов И.Б., Галеркин Ю.Б., Никифоров А.Г., Никитин М.А. Моделирование газодинамических характеристик на примере модельной ступени центробежного компрессора. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. Т.24. №2. 2018. – с. 44-57.
29. Никифоров А.Г., Авраменко Д.Ю. Подготовка экспериментальных данных для нейросетевого моделирования характеристик центробежных компрессоров. . Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. Т.24. №4. 2018. – с. 61-72.
30. Никифоров А.Г., Дзедиц А.А. Белокопытов В.Н., Вернигор А.В., Герасимов В.Н. Газификация льняной тресты как путь энергетической самостоятельности льнозаводов. «Актуальные вопросы развития органического сельского хозяйства»: сборник матер. междун. науч.- практ. конф. (16 октября 2018г) – Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. 2018 – с. 584 — 591.
31. Никифоров А.Г., Сидоренков М.В. Расчет кинематики потока костро-волокнистой смеси в режуще-отделительном агрегате льнокомбайна. Сборник материалов национальной науч. – практ. конф «Современные проблемы агропромышленного комплекса» — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2018. — с. 71-78.
32. Никифоров А.Г., Сидоренков М.В. Анализ газодинамики потока в режуще-отделительном аппарате льнокомбайна. Сборник материалов межунар. науч. – практ. конф. «Управление устойчивым развитием сельских территорий региона» — Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2018. — с. 724-727.
33. Demidenko N.D., Kulagina L.V., Nikiforov A.G. Optimal control of the separation process with flow restrictions, J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2019, 12(2), 159-170. DOI: 10.17516/1999-494X-0125.
34. Никифоров А.Г., Авраменко Д.Ю. Подготовка экспериментальных данных для нейросетевого моделирования характеристик центробежных компрессоров. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. Том 24. №4, 2018. – с. 61 -72.
35. Никифоров А.Г., Рековец А.В., Сидоренков М.В. Модернизация мобильного устройства по предварительной переработке льнотресты в полевых условиях. Агробиофизика в органическом сельском хозяйстве: сборник материалов международной научной конференции. – Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. — 2019. с. 364-366.
36. A Nikiforov, D Avramenko, A Kuchumov, S Terentev, and O Solovyeva Vaneless diffusers characteristics simulating by means of neural networks. IOP Conference Series: Material Science and Engineering 604 (2019). London. UK. 012046. doi: 10.1088/1757-899X/604/1/012046
37. Nikiforov A., Kuchumov A., Terentev S., Petukhov E.. Simulation  of   gas-dynamic   characteristics   of   a   centrifugal   compressor vane diffuser using neural networks. — E3S Web of Conferences 140, 05003 (2019). — International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering (EECE-2019). https//doi.org/10.1051/e3sconf/201914005003
38. Borovkov A., Voinov I., Galerkin Y., Nikiforov A., Nikitin M., Solovyeva O. Issues  of  gas  dynamic  characteristics  modeling:  a  study  on  a  centrifugal compressor model stage. — E3S Web of Conferences 140, 06003 (2019). — International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering (EECE-2019) https://doi.org/10.1051/e3sconf/201914006003
39. Никифоров А.Г., Рековец А.В., Филиппенков В.В. Разработка системы энергосберегающего теплоснабжения льнозаводов на основе сжигания льняной тресты. «Национальные приоритеты развития АПК»: сборник материалов национальной научной конференции (12 февраля 2020 года) – Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, 2020. – с. 80 – 91.
40. Никифоров А.Г., Рудюк А.С. Использование нейросетевой модели для оптимизации характеристик элементов центробежного компрессора. «Современные цифровые технологии в агропромышленном комплексе»: сборник материалов международной научной конференции (30 апреля 2020 года) – Смоленск: ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. В трѐх томах. Том 2. 2020. – с. 220-226.
41. Галеркин Ю.Б., Никифоров А.Г., Соловьева О.А., Попова Е.Ю., Рековец А.В. Моделирование характеристик безлопаточных диффузоров с помощью нейронных сетей. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. № 7(724), 2020. DOI: 10.18698/0536-1044-2020-7-29
42. Галеркин Ю.Б. Турбокомпрессоры. Рабочий процесс, расчёт и проектирование проточной части. [текст] / Ю.Б. Галеркин // М.: ООО «Информационно-издательский центр «КХТ». — 2010. — с. 596 с.

РЕФЕРАТ

Общий объем отчета составляет 135 страниц компьютерного текста, содержит 48 таблиц, 14 рисунков, приложения, 264 наименования списка использованных источников.

Ключевые слова: лен-долгунец, сорта, гибриды, элитные семена, репродукция, селекционные достижения, нормы высева, удобрения экономическая эффективность.

Объект исследований – современные сорта и гибриды льна-долгунца отечественной и зарубежной селекции.

Актуальность исследований заключается в разработке элементов технологии, позволяющих сорту раскрыть его потенциальные возможности, направленные на решение проблемы производства лубосодержащих материалов для различных отраслей народного хозяйства в России.

Цель работы – разработать современные элементы технологии первичного семеноводства льна-долгунца в условиях Западной части РФ.

Задачи исследований: изучить и организовать размножение новых сортов льна-долгунца на первых этапах исходного и оригинального семеноводства; подбор и оценка сортов льна-долгунца по их пригодности для различных почвенно-климатических условий (зон) региона; разработать и внедрить агротехнологические приемы получения семян в первичном и элитном семеноводстве; оценка и формирование качества семян льна-долгунца на разных этапах семеноводства.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в современных условиях для Смоленской области предложены система и схема семеноводства льна-долгунца, методика расчета семеноводческих площадей; определены потенциальные затраты на различных этапах первичного семеноводства; разработаны приёмы, повышающие эффективность размножения семян существующих и перспективных сортов льна долгунца.

Практическая значимость исследований состоит в том, что сельскохозяйственным товаропроизводителям Смоленской области и другим регионам России со схожими почвенно-климатическими условиями предложены основные элементы сортовых технологий в семеноводстве перспективных сортов льна-долгунца, использование которых позволит существенно повысить эффективность льноводства и поднять его на новый уровень.

Основные результаты работы: оптимизация сортовой агротехники позволила повысить среднюю урожайность льноволокна и льносемян в 1,2-1,5 раза; уровень рентабельности – на 15-58%.

ВВЕДЕНИЕ

Перспективность льна в мире подчеркивается тем, что он официально объявлен культурой ХХI века. Во всем мире он пока ещё ассоциируется с Россией. Русский лён – это брэнд, истинное достояние страны. Его достоинства не могут заменить другие растения. И ему заслуженно пытаются отдать то место в жизни человека, которое он занимал еще в древнем Египте.

Ориентация современной индустрии на использование возобновляемых сырьевых ресурсов увеличивает спрос в мире на технические культуры. Лен является основным источником отечественного натурального волокнистого сырья, обладающего уникальными свойствами, что позволяет использовать его не только в текстильной и легкой промышленности, но и в других высокотехнологичных секторах экономики. Выход полезной биомассы изо льна, в том числе целлюлозы, в 2,0–2,5 раза выше, чем из древесины. Однако уровень применяемых технологий не позволяет льняной промышленности занять достойное место на отечественном и мировом рынке. В структуре российского текстильного производства льнопродукция занимает лишь 6% от общего объема.

В настоящее время почти ни у кого не возникает сомнения, что и по сей день лён остаётся для России стратегической культурой. С одной стороны хотя бы потому, что мог бы дать десятки тысяч рабочих мест в сельском хозяйстве и в сопредельных отраслях – и как раз в средней полосе России, которая не может похвастаться успехами в выращивании многих других сельскохозяйственных культур.

С другой стороны, лён-долгунец является прядильной культурой стратегического назначения в силу своих уникальных свойств и возможности его использования в различных, в том числе и высокотехнологичных, отраслях экономики (Кучумов и др., 2018).

Лён – практически единственное растительное сырьё для текстильной промышленности, которое может в значительных объёмах выращиваться в нашей стране. Конкурентоспособность льняного волокна и получаемых из него тканей обусловлена рядом уникальных свойств. Льняное волокно – один из самых крепких растительных материалов, устойчивых к воздействию высоких температур и света. Важнейшее потребительское свойство льняных тканей – гигиеничность, обусловленная повышенной гигроскопичностью, воздухопроницаемостью, способностью быстро поглощать и быстро отдавать капельную влагу кожи. Это свойство особенно полно проявляется в теплое время года. При пользовании льняной одеждой и бельем человеческий организм лучше переносит жару, затрачивает меньше энергии на терморегуляцию и чувствует себя более комфортно, чем в одежде из хлопчатобумажной и других видов ткани.

Льняная ткань в меньшей степени, чем другие ткани, электризуется. Она более устойчива к многократным стиркам, кипячению и глажению при высоких температурах в целях стерилизации, поэтому льняные ткани более предпочтительны для пошива больничного белья. К тому же при использовании такого белья в организме повышается содержание иммуноглобулина. Льняная ткань используется при лечении кожных болезней, диабета, защищает от радиации (Понажёв В.П., 2013).

По данным FAOSTAT (2012) Россия занимает третье место по объёму производимого льноволокна – 46 тыс. тонн после Франции (52,4) и Беларуси (51,6).

Сопряженной продукцией при производстве льна-долгунца являются льносемена, из которых получают льняное масло – технического назначения и диетическое лечебно-пищевое. Лечебно-диетическая ценность льняного масла определяется наличием полиненасыщенных жирных кислот: олеиновой, линолевой. Содержание нежелательного компонента — линоленовой жирной кислоты – можно регулировать, подбирая соответствующий сорт льна, регулируя условия выращивания и сроки уборки. К потенциальным потребителям льняного лечебно-диетического масла можно отнести примерно 6% населения России – около 8 млн. человек.

Деградационные процессы в сельском хозяйстве, вызванные реформой 1990-х годов, резко ухудшившие условия производства в аграрном секторе, не могли не сказаться на такой энергоемкой отрасли как льноводство. К1998 году в целом по стране его основные показатели по сравнению с лучшими временами уменьшились в 5 раз. В начале 2000-х годов площади подо льном продолжали снижаться и в 2011 году уменьшились до 56 тысяч гектаров, что привело к сокращению производства льносемян в 2,5 раза, снижению выработки льноволокна в 1,6 раза, падению выпуска льняных тканей в 3 раза. Длительный и глубокий спад в секторе льноводства привел к деградации производства всей технологической цепи в этой отрасли.

Её искусственная фрагментация разрушила веками складывающийся механизм взаимодействия между аграриями, выращивающими лен-долгунец, переработчиками льносырья, производителями льняных тканей и готовой продукции из них. Это привело к катастрофическому снижению площадей под этой культурой, развалу предприятий по переработке, а также российских заводов, производящих технику для выращивания льна-долгунца. Лен, который раньше давал до 50% денежных поступлений хозяйствам, в конце ХХ века стал убыточной культурой (Чекмарёв П.А., 2009, 2010).

Возделывание льна-долгунца прекратилось на значительных площадях в исторически сложившихся благоприятных агроклиматических зонах страны, в то время как почти половина оставшихся посевных площадей сосредоточилась в зонах, где индексы экономической эффективности производства в 1,5-2,0 раза ниже (Чекмарёв П.А., 2010, 2013). В связи с интенсификацией сельского хозяйства, заниматься производством льноволокна становится нерентабельно, если культура размещается в неблагоприятной для нее агроклиматической зоне.

Нельзя утверждать, что лен был полностью забыт. Например, в Смоленской области были предпринято несколько попыток его возрождения. Однако они не дали результата не только из резкого недофинансирования, но и фрагментарности вложений лишь в отдельные звенья цепочки.

Лишь сравнительно недавно понимание необходимости реального возрождения льноводства стало осознаваться на разных уровнях управления сельским хозяйством. Пришло понимание того, что трехопорная конструкция этой отрасли может быть устойчива только при одновременном восстановлении и развитии всех её составляющих: производства, первичной и глубокой обработки льнопродукции. Немаловажным фактором подъема отрасли является также то, что диверсификация производства привела к востребованности льнопродукции новыми рынками: оборонными ведомствами, здравоохранением, строительством, химической промышленностью, транспортом и другими.

Согласно «Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» предусмотрено увеличение производства льнопеньковолокна в России до 72 тыс. тонн. В то же время, средняя урожайность льна-долгунца в 2008-2013 гг. в Нечернозёмной зоне России оставалась невысокой и составляла 0,4-0,8 т/га волокна (Понажев, 2013; Чекмарёв, 2013).

Льноводство всегда было базовой отраслью сельского хозяйства Смоленской области. Своего расцвета оно достигло в 30-х годах XX века, когда посевные площади этой культуры занимали более 250 тысяч гектаров, а каждое третье изделие изо льна в стране было смоленским.

Подъем льняного производства и текстильной промышленности в Смоленской области на основе собственной сырьевой базы представляется стратегически важным как для региона, так и для страны, так как это даст возможность кратно увеличить национальное производство натуральных, синтетических и искусственных волокон, обеспечить льносодержащей продукцией промышленный комплекс.

В рамках реализации федеральной программы в 2012 году была принята региональная программа «Развитие льняного комплекса Смоленской области на 2012-2014 гг.» с финансированием 250 млн. рублей: 106 млн. из областного бюджета, 77 млн. собственных и 68 млн. заёмных средств льноперерабатывающих предприятий.

За четыре года в льноводство области удалось привлечь 650 млн. рублей инвестиций. Состояние льноводческого комплекса к 2016 году было следующее: Вяземский льнокомбинат, 4 льнозавода – Ярцевский, Гагаринский (СПК КХ «Восток»), Рославльский (СПК «Успех»), Вяземский (на комбинате); 2-4 линии по получению волокна; 16 хозяйств 9 районов (Вяземский – 2 тыс. га, Ельнинский – 900 га, Починковский – более 700 га, Ярцевский – 500 га, Гагаринский, Краснинский, Монастырщинский, Рославльский, Руднянский); посевная площадь 4,9 тыс. га; производство льноволокна 3,5 тыс. т; его урожайность – около 1 т/га, семян – чуть менее 1т/га.

В Вяземском районе было создано некоммерческое партнёрство по содействию развития льноводства «Смоленский льняной кластер», в состав которого вошли четыре льносеющих хозяйства. В них было сосредоточено 50% всех площадей льна по области, производилось более 55% от общего производства льноволокна. В целях научного сопровождения производственных программ участников Кластера, перед Смоленской сельскохозяйственной академией была поставлена задача по подготовке специалистов, востребованных производством.

В 2017 году в области достигнуты следующие производственные результаты: посевная площадь льна-долгунца достигла 5,1 тыс. гектаров; валовое производство льноволокна составило 4,5 тыс. тонн, льносемян – 615 тонн.

В настоящее время техническая и технологическая модернизация отрасли льноводства позволила осуществить качественный скачок в производстве льнопродукции, разделить семеноводство и товарное производство. При этом следует признать тот факт, что несовершенные технологии уборки и первичной обработки льна привели к снижению качества льноволокна с 14 номера до 10-11. С такими показателями очень трудно вступить в конкурентную борьбу с мировыми производителями.

Многочисленными исследованиями доказано, что для выращивания льна-долгунца необходимы особые почвенно-климатические условия. И такими ресурсами обладает Смоленская область. А это значит, в этом регионе есть фундамент, на котором можно строить льноводство. Изучив технологические операции возделывания льна и определив свои материально-технические возможности, каждое льносеющее хозяйство должно выбрать приемлемый по техногенной и энергетической нагрузке для него вариант производства льнопродукции.

Для поступательного прогрессивного движения по предварительно проведённым расчетам количество льносеющих товарных хозяйств в области должно увеличиться до 50-60 единиц, семеноводческих хозяйств – до 10 единиц.

На территории Смоленской области планируется ввести в эксплуатацию льнозавод по производству длинного льноволокна и начато строительство предприятия по глубокой переработке льна, которое будет производить целлюлозу, высокономерную льняную пряжу и текстильные изделия в целях обеспечения льняными изделиями оборонной промышленности, населения и других отраслей.

Эти производственные мощности, которые будут введены за счёт реализации инвестиционного проекта группой компаний «Русский Лен» и другими, только на 20% будут обеспечены их собственным сырьём, а остальные 80% предполагается покрыть за счёт его производства смоленскими сельскохозяйственными товаропроизводителями.

Поэтому к 2020 году в Смоленской области планируется увеличить посевную площадь льна-долгунца до 20 тыс. гектаров. При этом необходимо работать и над увеличением урожайности, так как последняя сегодня в мире приближается к 2 тоннам с гектара.

Ясно, что возрождение льноводства не возможно без продуманной поддержки государства. Однако ограниченность ресурсов вряд ли позволит возродить всю цепочку, весь льнокомплекс во всех льносеющих регионах. Опыт реализации программ возрождения показал, что «размазывание» инвестиций тонким слоем не дает никакого эффекта. Больший смысл может иметь адресная поддержка региону, где уже сложились все звенья цепочки: от поля до потребителя – и наработан значительный опыт по производству современной высокопроизводительной техники для выращивания и переработки льна.

Однако количественный скачок, позволяющий реализовать качественно новые подходы и разработки в количественные показатели роста производства различных видов льнопродукции, требует многоплановых исследований, которые позволят сделать отрасль льноводства менее затратной и экономически эффективной.

Технология выращивания льна-долгунца в каждом конкретном хозяйстве зависит от многих факторов: почвенного плодородия, состояния материально-технической базы, природно-климатических условий, кадровой обеспеченности. В настоящее время разработаны детальные рекомендации по возделыванию практически всех сельскохозяйственных культур, в том числе и льна-долгунца. Однако в реальной деятельности приходится их уточнять в зависимости от погодных условий и других непредсказуемых и трудно прогнозируемых факторов. Ряд вопросов требует дополнительного изучения. В первую очередь это относится к разработке сортовых агротехник новых перспективных сортов.

По этой причине в Смоленской ГСХА уже 20 лет проводятся исследования разных аспектов технологий возделывания льна-долгунца.

В 2020 году по заданию министерства сельского хозяйства в академии были проведены исследования на тему: Разработка и внедрение системы семеноводства льна-долгунца в регионах Центрального Федерального округа Российской Федерации.

Цель работы – разработать современные элементы технологии первичного семеноводства льна-долгунца в условиях Западной части РФ.

Задачи исследований представлены ниже:

— изучить и организовать размножение новых сортов льна-долгунца на первых этапах исходного и оригинального семеноводства;

— подбор и оценка сортов льна-долгунца по их пригодности для различных почвенно-климатических условий (зон) региона;

— разработать и внедрить агротехнологические приемы получения семян в первичном и элитном семеноводстве;

— оценка и формирование качества семян льна-долгунца на разных этапах семеноводства.

— рассчитать экономическую эффективность производства льносемян.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в современных условиях для Смоленской области предложены система и схема семеноводства льна-долгунца, методика расчета семеноводческих площадей; определены потенциальные затраты на различных этапах первичного семеноводства; разработаны приёмы, повышающие эффективность размножения семян существующих и перспективных сортов льна долгунца.

Практическая значимость исследований состоит в том, что сельскохозяйственным товаропроизводителям Смоленской области и другим регионам России со схожими почвенно-климатическими условиями предложены основные элементы сортовых технологий в семеноводстве перспективных сортов льна-долгунца, использование которых позволит существенно повысить эффективность льноводства и поднять его на новый уровень.

1. СТЕПЕНЬ СООТВЕТСТВИЯ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ И ПОЧВЕННЫХ УСЛОВИЙ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ ДЛЯ ЛЬНОВОДСТВА

1.1 Агроклиматические условия

Эффективность любой отрасли сельского хозяйства, в том числе льноводства, в значительной мере определяется агроклиматическими ресурсами территории. Агроклиматическая характеристика некоторых областей и республик Европейской части России приведена в таблице 1.

Таблица 1. Агроклиматическая характеристика ряда областей и республик России (Константинов, 1978; Труш, Карпухин, 1985; Гордеев и др., 2001)

Эти данные свидетельствуют о том, что природно-климатические условия Смоленской области вполне благоприятны для развития льноводства (Мартынов, 1987; Тихвинский, 2010; Тихомирова, 2011;Тихомирова, Сорокина, Кузьменко, 2012; Ущаповский и др., 2016).

Варьирование погодных условий по годам сказывается на урожайности большинства культур, но практически не бывает таких лет, когда все выращиваемые культуры дают очень низкий урожай или отмечается массовая гибель какой-либо одной культуры.

Приведенные данные показывают, что среднемноголетнее количество осадков достаточно для льна-долгунца. Однако в последние годы заметно усилилась неравномерность их распределения по годам и, особенно, в течение вегетации. Чаще стали встречаться периоды с остро выраженным недостатком влаги, причем существенные различия в распределении осадков наблюдаются даже в пределах одного региона. Сумма осадков с мая по сентябрь в Смоленской области в среднем составляет 355 мм. Этого количества влаги с избытком хватает для формирования высоких урожаев льнопродукции хорошего качества.

Негативные последствия в сельскохозяйственном производстве связаны чаще с ее избытком. По обеспеченности сельскохозяйственных культур влагой территория области относится к избыточно увлажненной. Из 100 лет 60 здесь избыточно увлажнены, 25 – влажные, 10 – слабо засушливые и 5 – засушливые. В избыточно влажные годы затруднена уборка урожая, чаще наблюдаются полегание, болезни растений. Правда, в последние 6 лет в трех вегетационных периодах отмечался недостаток влаги и почвенная засуха (Гордеев, Иванов, 1989).

Атмосферная засуха на территории области – явление редкое. Число дней с относительной влажностью воздуха менее 30% редко превышает за год 10, чаще же колеблется от 3 до 7. Наибольшее количество таких дней приходится на май. Почвенная засуха наблюдается во второй половине вегетационного периода при длительном отсутствии осадков. На почвах легкого гранулометрического состава она может наблюдаться и в первой половине вегетационного периода. Следовательно, по количеству влаги в течение вегетационного периода регион полностью пригоден для выращивания льна.

Устойчивый снежный покров устанавливается, в среднем, в начале декабря. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом составляет по области в среднем 125-135 дней. Максимум снега накапливается обычно к концу февраля – началу марта. Средние из наибольших запасов воды в снеге за зиму составляют 70-106 мм, но в последние годы они редко превышают 20-50 мм. Сход снежного покрова приходится на начало апреля (Евдокимов и др., 1994).

Более детально характеристика климатических условий Смоленской области представлена в таблице 2.

Период активной вегетации льна ограничивается числом дней со среднесуточной температурой выше 10°С. Основным показателем термических ресурсов является сумма температур воздуха за этот период. В среднем по области за период активной вегетации растений накапливается от 1850°С на северо-востоке до 2200°С на крайнем юге. В основном на большей части области сумма активных температур близка к 2000°С. Этого количество достаточно для выращивания льна-долгунца, так как минимальное значение указанного показателя 1400^оС.

Таблица 2. Пределы изменения основных показателей климата на территории Смоленской области (Евдокимов и др., 1994)

По средним многолетним данным во второй декаде апреля наиболее распространенные в области суглинистые почвы еще не готовы для обработки (из-за переувлажнения или наличия мерзлого слоя). В третьей декаде апреля благоприятных для обработки почвы дней бывает в среднем 3-5. В первой и второй декадах мая таких дней 7-9, в третьей декаде – 10. Средние многолетние сроки наступления мягкопластичного состояния суглинистых почв на большей части области приходятся на 27 апреля -1 мая (на супесчаных и песчаных на 3-4 дня раньше) (Тихомирова, 2012).

Верхний 10-сантиметровый слой почвы прогревается до 5°С в среднем с 20 по 24 апреля, в первой декаде мая почва повсеместно прогревается до 10°С. Лён можно высевать уже в первой декаде мая (Соловьев, 1989).

Погодные условия в период уборки льна в целом по области можно охарактеризовать как удовлетворительные.

1.2 Почвенные условия

Территория Европейской части России, в которой традиционно возделывали лен-долгунец, расположена в основном в лесной зоне, в подзоне дерново-подзолистых почв (Гуляев, 1990).

В большинстве регионов преобладают дерново-подзолистые почвы разного гранулометрического состава (табл. 3).

Ряд авторов считают, что неплохие условия для льна складываются и на супесях, если те подстилаются суглинками (Семеницкая, 2005; Сорокина, 2016).

Таблица 3. Структура почв пашни регионов Европейской части, %

В многочисленных исследованиях, проведенных в различных льносеющих регионах России, Белоруссии и других стран, установлено, что для льна-долгунца наиболее пригодны легко- и среднесуглинистые почвы (Гуляев, 1990).

Рисунок 1. Почвенная карта Смоленской области

Почвенный покров Смоленской области в основном представлен пятью типами почв (рис.1): подзолистыми, подзолисто-болотными, дерново-глеевыми, болотными и аллювиальными. Среди них преобладает подзолистый тип (88% от общей площади области), второе место занимают подзолисто-болотные почвы (8%) (Мартынов, 1987; Гордеев, Иванов, 1989; Романова, Глушаков, 2008, 2011).

Среди почвообразующих пород преобладают пески и супеси, а также и двучленные наносы, маломощные пылеватые суглинки, подстилаемые мореной. Преобладают дерново-среднеподзолистые почвы.

Следовательно, в почвенном покрове преобладают дерново-подзолистые почвы, легко- и среднесуглинистые, которые в наибольшей мере пригодны для выращивания льна-долгунца.

1.3 Сорт — основа интенсификации отрасли льноводства

Нельзя не согласиться с мнением академика Э.Д. Неттевича (1987), что сорт – одно из средств сельскохозяйственного производства, без которого в земледелии нельзя реализовать достижения науки и техники. В получении высокой и стабильной урожайности продукции лучшего качества главную роль играют сорта, адаптированные к возделыванию в конкретных почвенно-климатических условиях. В современном земледелии сорт выступает как индивидуальный фактор повышения урожайности сельскохозяйственной культуры и наряду с технологией имеет решающее значение для получения высокой и устойчивой урожайности (Труш, 1976; Понажев, 2002; Жученко, 2009; Хамутовский, Хамутовская, Балашенко, 2017).

Для льна-долгунца в совре­менных условиях сорт является наименее затратным средством повышения урожайности и качества льнопродукции, в значительной мере именно он определяет конкурентоспособность продукции и рентабельность отрасли (Глушаков, 1999; Глушаков, Романова, 2006; Савченко, 2012).

Значение сорта особенно велико в районах с неблагоприятными почвенно-климатическими условиями. Чем менее благоприятны и разнообразнее естественные условия внешней среды, тем меньше возможностей их техногенной оптимизации и выше роль генетически обусловленной способности сорта использовать благоприятные факторы внешней среды и противостоять действию абиотических и биотических стрессоров.

По мнению академика А. А. Жученко (2001, 2004, 2008, 2009), сорт тем продуктивнее, чем выше его способность отвечать последовательным увеличением величины и качества урожая на постоянное улучшение окружающей среды. Земледелец внедряет новые сорта для увеличения урожайности, повышении адаптивного потенциала растений к неблагоприятным условиям среды, устойчивости к вредителям и болезням, для улучшения качества продукции, расширения возможностей для механизации приемов посева, ухода за возделываемыми культурами и уборки урожая (Глушаков, 2012).

К современным сортам предъявляются следующие требования:

• высокая, устойчивая по годам урожайность; сорт должен компенсировать урожаем дополнительные затраты на внесение удобрений и применение других приемов технологии;
• устойчивость к неблагоприятным условиям произрастания (засухе, пониженным температурам и др.);
• устойчивость к возбудителям болезней и вредителям;
• приспособленность к механизированному возделыванию;
• высокое качество урожая (Прудников и др., 2016; 2018).

Мировая практика и экспериментальные данные научных учреждений подтверждают, что в общем увеличении урожайности сельскохозяйственных культур на долю сорта приходится от 25 до 50% (Объедков, 1979; Тихвинский и др., 2000, 2006, 2007). Считается, что в современных условиях доля участия селекции в увеличении урожайности может достигать 70%, и она будет повышаться в связи с общей тенденцией экологизации современного земледелия, так и с возрастающими возможностями селекции (Жученко, 2009).

Если расположить в порядке их значимости основные факторы, влияющие на величину урожайности, то первое место займёт сорт, второе — удобрения, третье — мероприятия по уходу за посевами, их защите от болезней, сорняков и вредителей. М. Н. Рысев с соавторами (2000) установили, что современные сорта льна-долгунца должны иметь полный комплекс хозяйственно-ценных признаков, отвечать требованиям сельскохозяйственных товаропроизводителей, обладать высокой реакцией на удобрения и быть адаптированы к почвенно-климатическим условиям кон­кретных зон возделывания.

Лён-долгунец относится к числу лучших лубоволокнистых растений. Эта культура дает волокно, семена и костру. Поэтому основными требованиями к сортам льна-долгунца являются высокая урожайность волокна и семян, хорошая приспособленность к природно-климатическим условиям. Необходимы сорта интенсивного типа, которые не только хорошо отзываются на высокий агрофон, но и при возделывании с применением гербицидов не накапливают продукты их разложения в семенах и волокне. Сорта льна-долгунца должны иметь длинный, неполегающий, ровный, тонкий, почти не ветвящийся стебель, обладать устойчивостью к болезням: ржавчине, фузариозу, полиспорозу (Караджова, 1972; Александрова, Барцева, 1978; Дудина, 1978; Дынник, 1986; Александрова, Павлова, 2000; Крепков, 2000; Кулик, 2000;Курчакова, 2000; Голуб, 2003; Капинос, 2009; Лошакова, 2011; Богдан, 2017).

В ходе использования сорта в значительной мере могут терять устойчивость к болезням и вредителям, что приводит к снижению их урожайности и качества получаемой продукции, и поэтому требуется постоянная замена районированных сортов новыми, более приспособленными к данным условиям среды. Вместе с тем наблюдается сужение генетического базиса для создания новых сортов, что является следствием использования в селекционных программах ограниченного спектра исходного материала (Лошакова, 2000, 2010).

Поэтому негативные последствия экстремальных погодных условий выдвигают проблему адаптивной селекции с расширением генофонда льна. Перед селекционерами стоят ряд задач, которые в значительной мере разнонаправлены: с одной стороны сорт должен характеризоваться экологической устойчивостью, высокой пластичностью, гомеостатичностью и высоким адаптивным потенциалом в разные по погодным условиям годы и в различных агроэкологических зонах, с другой – максимально полно реализовать свою продуктивность в конкретных почвенно-экологических и экономических условиях (Павлова, Александрова, Марченков, 2000; Марченков, 2002; Рожмина и др., 2005; Павлова, 2010).

Добиться такого сочетания в сорте большая удача селекционера. Чаще приспособленные к местным условиям внешней среды сорта могут обеспечить наибольшую продуктивную урожайность, тогда как за счёт сортов с широкой адаптацией обычно достигаются лишь средние её значения (Кадыров, Гриб, Батуро, 1984; Шевелуха, 1993; Жученко и др., 2009; Сергеева и др., 2010).

Вследствие этого, изучение природы взаимодействия генотип-среда – одно из центральных направлений в современных генетико-селекционных исследованиях (Тихвинский и др., 2003; Степин, 2010).

За счёт адаптированных сортов удается с наибольшей эффективностью использовать даже сравнительно небольшой биоклиматический потенциал местных почвенно-климатических, погодных, топографических и других погодных ресурсов (Иванов, Анциферова, 2016).

В качестве основного требования к сорту льна-долгунца следует назвать высокое качество льноволокна и высокий его выход. Результаты исследований Дудиной (1994) и Брач (1987, 2010) показали, что содержание всего волокна и выход длинного волокна льна-долгунца более стабильный показатель, который зависит от генотипа, в то время как некоторые показатели качества волокна сильно зависят от абиотических условий возделывания. Создание сортов с высокими технологическими показателями качества волокна позволит обеспечить перерабатывающие предприятия сырьем, возобновить экспорт льнопродукции, в ближайшем будущем повысить вероятность уменьшения объемов приобретения льноволокна из-за рубежа, устранить опасность потери отечественного сырьевого рынка внутри страны и смягчить одновременно происходящие негативные процессы в легкой перерабатывающей промышленности. Низкое качество волокна снижает спрос и предложение на внутреннем и внешнем рынках льнопродукции и тем самым ограничивает получение прибыли сельскими товаропроизводителями льняного комплекса (Тихвинский, 1978; Тихвинский и др., 2007; Носевич, 2012).

Для создания новых сортов льна-долгунца, обладающих высоким качеством волокна, необходимо вовлекать в гибридизацию образцы, обладающие высокой гибкостью волокна, контролируя при этом крепость, волокнистость и другие хозяйственные признаки (Марева, 1975; Тихвинский, С. В. Доронин, А. Н. Дудина; 1994; Семеницкая, Казакова, 1997; Павлова, Большакова, Александрова, 2010; Рожмина и др., 2011).

Качество волокна, его прядильная способность связаны с целым рядом анатомических показателей, в гибридном потомстве иногда удается получить желательное сочетание этих признаков, если даже обе родительские формы не отличаются высоким качеством волокна (Куделич, 1974; Тихомирова, 1975; Тихвинский, Тихомирова, 1977, 1978; Понажев, 2004).

Содержание волокна в стеблях современных сортов, по сравнению с ранее районированными сортами, увеличивалось на 10% и более и составляет свыше 30% (Доронин, Тихвинский, 2003; Корепанова, 2004).

Так, например, гибридный материал льна-долгунца томской селекции имеет отличительные особенности – высокое содержание волокна в стеблях, урожайность волокна до 12-14 ц/га, до 10 ц/га семян и относительно короткий период вегетации – 65-75 дней, устойчивость к полеганию и болезням. Эти хозяйственно ценные признаки стали уникальным достижением томских селекционеров в 50-х гг. прошлого столетия и используются в селекционных программах в современных условиях (Мичкина и др., 2008).

В коллекции селекционеров имеются образцы с содержанием волокна в технической части стебля свыше 40-45%, не имеющие аналогов в мире и обладающие устойчивостью к комплексу наиболее вредоносных болезней (Жученко мл., Рожмина, 2000; Андроник, Богдан, 2007; Глушаков, 2012; Прудников и др., 2016).

Но при этом у таких гибридов происходит дисбаланс функциональных систем растений льна – возрастает склонность к полеганию, снижаются длина растений, урожайность семян и качество волокна, удлиняется период вегетации.

Важно, чтобы растения льна-долгунца имели компактное соцветие, обеспечивающее наименьшую сцепляемость головок и позволяющее успешно механизировать уборку. Кроме того, растения с компактным коротким соцветием при одной и той же общей длине имеют большую техническую часть стебля. Это позволяет получать высокую урожайность волокна и лучшего качества (Фатыхов и др., 2002; Капинос, Лещенко, 2009).

Устойчивость к полеганию – обязательное требование, предъявляемое к сортам льна-долгунца, особенно в условиях интенсивного земледелия. Известны примеры, когда хорошо приспособленные к местным условиям сорта (Светоч, 806/3, 1288/12 и др.), имеющие ряд ценных хозяйственных признаков (скороспелость, хорошие показатели качества волокна и др.) были вытеснены из производства вследствие их склонности к полеганию. Полегание негативно влияет на биологические и хозяйственные признаки льна, чаще всего проявляется в период цветения – созревания. Установлено, что у полёгших растений уменьшается урожайность, значительно снижается содержание и выход длинного волокна и увеличивается выход короткого, а качество его резко снижается. Полегание приводит и к резкому уменьшению урожайности семян и ухудшению их посевных свойств (Рыкова, 1973; Губанов, 1986; Тихвинский, 1986; Фоменко, Струков, 1987; Труш, Ф.М. Карпунин, 1989; Фатыхов, Корепанова, 2004; Ториков, Шаков, 2010; Смирнова и др., 2012).

Выявлено, что в одних и тех же условиях возделывания растения сортов, склонных к сильному полеганию, образуют изгибы основания стебля в большей степени, чем сортов с меньшей склонностью к полеганию.

Т. А. Александрова с коллегами (1978, 2000), изучив внутреннюю структуру стеблей льна, выявила, что устойчивые к полеганию сорта обладают более плотной древесиной, большей толщиной стенок ее клеток, с меньшими их внутренними просветами. Среднеустойчивые и склонные к полеганию сорта имеют рыхлую древесину, клетки с большей внутренней полостью и меньшей толщиной их стенок. Однако установлено, что устойчивые к полеганию сорта имеют хорошо развитую ксилему и высокую концентрацию лигнина, что ухудшает качество волокна (Рогаш, 1975,1976; Барцева, Евдокимов, 1979;Миронова, Афонин, 1983).

В результате проведенной оценки в условиях Северо-Западного региона России установлено, что ряд сортов из Нидерландов, Франции, отличаются высокой устойчивостью к полеганию и хорошим качеством волокна. Из селекционных форм российского происхождения наибольший интерес по устойчивости к полеганию представляют сорта А 29, Алексим (7-8 баллов по 9-ти бальной шкале) (Понажев, 2010).

В. Н. Клочков и др. (1963) отмечали, что для льноводства Среднего Предуралья актуальными являются вопросы скороспелости и засухоустойчивости. Вопрос раннеспелости для льна-долгунца в России, изученный Н. И. Вавиловым еще в 30-е годы прошлого столетия, сегодня решен не полностью. Поэтому, селекционеры уделяют большое внимание созданию раннеспелых сортов. Они отличаются относительно меньшей требовательностью к плодородию почвы, эффективнее, чем сорта других групп спелости используют зимне-весенние запасы влаги в почве для формирования урожая. В условиях Республики Беларусь установлено, что раннеспелые сорта при посеве в последней декаде апреля, первых числах мая, позволяют выполнить основной объем работы при комбайновой уборке льна в конце июля — в начале августа, подъем тресты в сентябре (Голуб, 2003, 2015, 2017; Кожановский, 2017). Возделывание раннеспелых сортов в Западной Сибири, по исследованиям А. И. Капиноса (2009), позволяет проводить уборку и растил льносоломы в наиболее оптимальных условиях, что значительно увеличивает выход и качество длинного волокна. Проблема раннеспелости становится все более актуальной в связи с тенденциями изменения климата. В настоящее время для многих регионов России стали характерны весенне-летние засухи и повышенная сумма осадков при созревании льна (Баталова, 2012).

Одним из физиологических показателей скороспелости является число листьев на стебле. С. Ф. Тихвинский (1978, 1994, 2000, 2007), Е. С. Софронова (2008) выявили, что высококачественные сорта льна-долгунца имеют относительно малое количество листьев на стебле и длинные междоузлия. Сорта с длинными междоузлиями стебля имеют длинные элементарные волокна и правильную форму лубяных пучков. При этом волокно по форме приближается к ленте. Сильно облиственные сорта имеют относительно невысокое качество волокна, так как в месте прикрепления листовых пластинок отмечается разрыв волокнистых пучков (Брач и др., 2010).

В своих работах А. С. Образцов (1973, 1975, 1983) отмечал, что скороспелость однолетних растений определяется числом листьев и междоузлий до соцветия и скоростью развертывания листьев, так как переход к генеративной фазе развития – цветения наступает после полного развертывания всех листьев. Так позднеспелые сорта льна-долгунца имеют больший размер площади листьев по сравнению с раннеспелыми (Барцева, 1973; Молканова, Молканов, 1973).

Однако, А. В. Домантович и др. (2010, 2012) установила, что в условиях короткого фотопериода происходит увеличение числа листьев на стебле у всех сортов различной группы спелости. Обращаясь к генетической основе скороспелости, А. С. Образцов (1973, 1975, 1983) указывал, что переход к цветению контролируется различными генетическими системами: генами – регуляторами фотопериодической реакции и яровизации, а также автономными регуляторами цветения, которые модифицируются генами фотопериодической реакции. Автор предполагал, что продолжительность отдельных фаз вегетации и этапов формирования зачаточного соцветия регулируется одними и теми же генетическими и внешними факторами. Поэтому между скороспелостью и продуктивностью существует тесная корреляционная связь.

Н.Б. Брач и др.(2010), полагаясь на эти тезисы, проанализировала корреляционные связи различных признаков и сделала вывод о возможности создания скороспелых высокорослых сортов льна-долгунца. Она указала на необходимость обращать внимание при селекции льна-долгунца на одновременность созревания семян и соломы. Для выведения сортов с другими сроками созревания семян следует отбирать растения со слабо разветвленными соцветиями. У более позднеспелых сортов длиннее период «ёлочка» — цветение» и обычно формируются более мощные и высокорослые растения льна, чем растения раннеспелых сортов льна, за счёт чего повышается урожайность соломы.

Исследованиями В.Я. Тихомировой (2011, 2012) установлено, что раннеспелые сорта формируют примерно половину волокна за очень короткий период между бутонизацией и цветением, и поэтому отрицательное действие неблагоприятных факторов (засуха, полегание и пр.) в это время резче сказывается на этих сортах по сравнению с позднеспелыми. В условиях республики Беларусь было выявлено, что в годы со сложными агрометеорологическими условиями в период выращивания льна-долгунца, а также его уборки, приготовления тресты преимущество имеют раннеспелые сорта. При удовлетворительных и благоприятных погодных условиях позднеспелые сорта льна имеют превосходство перед раннеспелыми и среднеспелыми сортами по основным показателям продуктивности (Хамутовский, Каргопольцев, 2005; Анохина, 2017; Кожановский, 2017).

Лён-долгунец выращивают для получения волокна и семян. Качественное волокно можно получить при уборке в фазу ранней желтой спелости, семян – в желтую спелость. Разрыв в сроках созревания волокна и семян у льна-долгунца в зависимости от наследственности может составлять до 28 суток, что негативно отражаются на качественных показателях (Глушаков, 2012).

Учеными из ВНИИЛ были выведены сорта льна с синхронным созреванием волокна и семян (разрыв между ранней желтой спелостью по характеристикам стебля и желтой спелостью по семенам составил 4-5 суток — Зарянка, Альфа, № 0908-21, которые не уступали по физико-механическим свойствам льноволокна (прочность, гибкость и тонина) стандарту Оршанский 2 (Рожмина и др., 2011).

Однако в условиях производства более оправдано возделывание 2-3 сортов льна-долгунца в одном предприятии, благодаря чему можно создать и уборочный конвейер при производстве, как волокна, так и семян (Глушаков, Романова, 2006; Романова, Глушаков, 2008, 2011).

Системным трендом в селекции растений, в том числе и льна-долгунца, является стремление селекционеров создавать сор­та, которые лучше поглощают и утилизируют питательные элементы из почвы и удобрений, способствуют получению устойчивой и высокой урожайности, качественной и экологически безопасной продукции. В связи с изменением метеорологических условий, пестротой агрохимических показателей почвы в ре­гионах, возделывающих лён-долгунец, сорта должны быть устойчивы к стрессовым факторам и особенностям зон районирования (Рожмина, 2003; Фатыхов и др., 2004; Кузьменко, 2010).

Возможно, в перспективе в сильной степени возрастет потребность в специализированных сортах и технологиях для получения продукции с заданными биологическими параметрами. Поэтому необходимо внедрять в производство современные высокопродуктивные сорта, разрабатывать адаптивные технологии их выращивания с учетом сортовых особенностей (Корепанова, 2004, 2011; Кожановский, 2010).

Результаты исследований многих учёных доказали, что наибольшая опасность потерь урожая связана с распространением опасных заболеваний, и, что самым эффективным, организационно простым, дешёвым и экологически безопасным приёмом борьбы с ними в посевах льна-долгунца, является внедрение в сельскохозяйственное производство сортов с высокой устойчивостью (Караджова, 1972; Захаренко, 1997; Лошакова, 2000, 2010, 2011; Сячкова, Кулик, 2000; Самсонов, 2015; Прудников и др., 2016, 2018).

Потенциальные потери льноводства России от вредных организмов за последние годы оцениваются: от вредителей в 4-5%, от болезней в 10%, а в отдельные годы до 60% (Кудрявцева, 1998, 2005).

Увеличение пораженности растений льна-долгунца фузариозом на 1% равносильно снижению урожайности льносоломы на 0,5%, волокна – на 0,66%, семян – на 0,75%, в отдельных случаях семенная продуктивность может снижаться на 80% (Кулик, 2000).

При сильном развитии фузариозного увядания на восприимчивых сортах резко падает выход длинного волокна, а его качество снижается на 3-4 номера, иногда и на 8-9 номеров, так как не образуются нормальные лубяные пучки (Рожмина, Лошакова, 2013).

Сильное развитие ржавчины способствует снижению семенной продуктивности до 90 %, массы волокна – в 2-3 раза, а его качества – на 3-9 номеров (Пономарев, 2018).

Потери урожая от антракноза достигают 30-40%. Увеличение развития антракноза в период всходов на 1% снижает урожайность льносоломы на 0,28% и семян – на 0,15%. При поражении растений антракнозом в более поздние фазы развития растений льна качество волокна, как правило, не превышает 8-9 номеров. При сильном развитии пасмо снижается выход длинного волокна до 3%, а его качество ухудшается на 1-4 номера (Курчакова, 2000).

Поэтому в практику льноводства следует шире внедрять сорта льна-долгунца с групповой устойчивостью к болезням, внедрение которых в производство позволит решить проблему борьбы с ними, будет обеспечивать получению устойчивых урожаев, позволит снизить применение пестицидов и улучшить экологическую обстановку (Лошакова, 2014).

Однако селекция льна на устойчивость к болезням должна вестись постоянно, так как появляются новые агрессивные формы, биотипы и штаммы патогенов. Результатом работы селекционеров ВНИИЛ в этом направлении стало создание и включение в Государственный реестр Российской Федерации нового высокоурожайного сорта Дипломат, устойчивого одновременно к ржавчине, фузариозу и антракнозу (Павлова, 2013, 2017).

Создан совместный российско-французский высокопродуктивный сорт льна-долгунца Сурский с эффективным К-геном Еи8, устойчивый к фузариозному увяданию и ржавчине, с волокном высшего качества, сорта Парус и Цезарь с К-генами Еи6 и Еи5 соответственно, устойчивые к фузариозному увяданию, ржавчине, пасмо, что позволяет предотвратить возможность эпифитотийного его развития.

В засушливых условиях растения льна больше повреждаются бактери­альными болезнями, а во влажные и прохладные – грибными. Поэтому, если раньше селекцию проводили на устойчивость к ржавчине и фузариозу, то в последние годы наиболее опасным для льна стал бактериоз. Поражение всходов бактериозом вызывает гибель растений и изреженность стеблестоя, а при заражении в более поздние сроки развития урожайность соломы снижается до 40%, семян на 18-20%. Поэтому селекция на устойчивость к бактериозу является одной основной мерой борьбы с этим заболеванием (Рогальская, Мичкина, Попова, 2010).

В условиях Западной Сибири выделены линии обладающие устойчивостью к неблагоприятным абиотическим условиям и отнесенные к группе высокоустойчивых к бактериозу (Мичкина и др., 2011).

Значительных успехов в селекции льна-долгунца добились белорусские селекционеры. Современные сорта белорусской селекции отличаются высоким урожаем и выходом волокна, устойчивостью к наиболее опасным грибко­вым болезням – фузариозному увяданию, антракнозу, пасмо и др. Одним из приоритетных направлений селекционной работы является создание высокопродуктивных сортов с улучшенными прядильными свойствами льноволокна. Созданы такие сорта, как Вита, Пралеска, Василек, Блакит, отличающиеся лучшим качеством льноволокна. Сорта Веста, Ласка, Грант, Лада и другие включены в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации. Они обладают принципиальной новизной и отличаются большей экологической пластичностью и стабильностью реализации генетического потенциала. Особого внимания заслуживает сорт Грант (Анохина, 2017).

В 2019 году в Реестр селекционных достижений России внесено 65 сортов льна-долгунца. В 3 агроклиматической зоне, к которой принадлежит Смоленская область, рекомендовано выращивать 28 сортов, в том числе 6 раннеспелых, 14 – среднеспелых и 8 позднеспелых (Государственный реестр…, 2019). В Смоленской области наибольшее распространение имеют сорта Смоленской ГОСХОС, которая вошла в состав ФГБНУ Федеральный научный центр лубяных культур: Лидер, Импульс, С-108, Союз, а также Агата (Семеницкая, Казакова, 1997; Кулик, 2016).

В самые последние годы в РЕЕСТР внесены новые интересные сорта льна-долгунца, которые обладают высоким продукционным потенциалом. Для реализации этого потенциала требуется разработка сортовых технологий возделывания и определение наиболее приемлемых почвенно-экологических условий (Глушаков и др., 2007, 2014, 2015, 2017, 2019; Романова и др., 2015, 2016, 2018).

2. УСЛОВИЯ И МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристика почв опытного участка

Почвы опытного поля ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, на котором проводятся опыты, дерновоподзолистая средне- или легкосуглинистая, среднеокультуренная на лессовидном суглинке.

Схема 1 – Почвенный разрез

Ап – гумусовый горизонт, серый, плотноватый, средне или лёгкосуглинистый, комковато-пористой структуры, влажноватый, пронизан корнями травянистых растений. Нижняя часть горизонта уплотнена. Переход в следующий горизонт ясный.

А2 – подзолистый горизонт, неровно окрашен, в верхней части серовато-белесоватый, с хорошо выраженной листовато-пластинчатой структурой, легкосуглинистый с признаками оглеения в виде сизоватых пятен и мелких зёрен железисто-марганцевых конкреций. Уплотнён. Переход хорошо выражен.

А2В – переходный к иллювиальному горизонт, неравномерной окраски с буроватыми пятнами горизонта В и пятнами кремнеземистой присыпки, свежий, уплотнённый, ореховато-призматической структуры, структура непрочная. При раздавливании комочков почва легко переходит в порошистую бесструктурную массу, имеются тонкие железистые подтёки ржавого цвета. Переход постепенный.

В – иллювиальный горизонт, буровато-белесоватый с пятнами и потёками кремнезёма, плотный, мелко-ореховатой структуры в верхней части и плитчатой внизу. Имеются темно-бурые пятна. Переход постепенный.

С – материнская порода: покровный суглинок желто-бурого цвета, влажный, плотный, комковато-плитчатой структуры.

Агрохимическая характеристика почвы опытного участка (табл.5) показывает, что она характеризуется типичным для региона по мощности и гранулометрическому составу пахотным горизонтом. В нём отмечено низкое содержание гумуса. Почва опытного участка среднекислая. Содержание подвижных форм фосфора выше среднего и обменного калия ниже среднего.

Таблица 4. Агрохимическая характеристика почвы опытного участка (осень 2019 г.)

Агрофизические показатели свойств почвы опытного участка типичны для дерново-подзолистых легкосуглинистых почв (табл.4). Наибольшие показатели наименьшей влагоёмкости свойственны гумусовому горизонту Ап, для других горизонтов они значительно ниже. Влажность завядания изменяется по-другому: сначала снижается в связи с уменьшением доли илистых частиц и гумуса от дернового слоя к подзолистому, а затем возрастает.

Таблица 5. Водно-физические параметры по генетическим горизонтам почвы опытного участка

*МГ – максимальная гигроскопичность, ВЗ – влажность завядания, НВ – наименьшая влагоёмкость, ДАВ – диапазон активной влаги

Плотность почвы быстро возрастает вниз по профилю. Пористость в пахотном слое близка к оптимальным показателям для зерновых культур и льна, в подзолистом горизонте достаточно высокая, но по профилю почвы повышается, что приводит к замедлению вертикальной фильтрации влаги и способствует сбросу впитавшейся в почву влаги весной и в период интенсивных дождей. Плужная подошва выражена слабо.

Обеспеченность почв микроэлементами изучена для пахотного горизонта почвы (табл.6).

Таблица 6. Обеспеченность почв подвижными формами микроэлементов

Уровень обеспеченности почв микроэлементами разный. Для цинка, кобальта и молибдена обеспеченность подвижными формами низкая, для бора, марганца и меди – средняя.

В целом можно считать, что почва опытного участка типична для дерново-подзолистых почв Смоленской области и имеет благоприятные характеристики для культуры льна-долгунца.

Опытный участок на Починковском ГСУ располагался на хорошо окультуренных дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах с очень высоким содержанием подвижного фосфора и высоким обменного калия, рН -5,3-5,5. Содержание гумуса – 2,3%.

2.2 Агрометеорологические особенности вегетационного периода 2020 года

Погодные условия 2020 года можно считать неблагоприятными для льна-долгунца. Послед остаточно теплой погоды в апреле месяце в мае погода оказалась крайне неблагоприятной для многих культур, в том числе и для льна-долгунца. Май оказался холодным и дождливым. Несмотря на то, что посев был проведен в середине третей декады апреля, полные всходы появились лишь через месяц. Холодные дожди уплотняли верхний слой почвы, в результате чего сорта Импульс, С-108, Томич взошли очень плохо и дали 15-44 % от полных всходов. Другие сорта тоже пострадали и количество входов нигде не превышало 80%.

В июне появившиеся растения достаточно быстро росли и к 26 июня началась фаза цветения. Оно было растянуто, так как позже взошедшие растения зацветали позже обычного. Продолжительные, растянутые фазы цветения были характерны для всех изучаемых сортов. Большей устойчивостью характеризовались белорусские сорта Ласка, Рубин и Веста, а также сорт смоленской селекции Феникс.

Погода в период созревания также была неблагоприятной. Частые и интенсивные дожди с сильным ветром способствовали полеганию льна-долгунца сорта Феникс и частично сорта Ализе. Они также удлиняли вегетацию культуры. Вегетационный период сельскохозяйственного сезона 2020 г. оказался по температурному режиму умеренным, с осадками около климатической нормы. Для роста и развития льна-долгунца погодные условия были удовлетворительными, в отдельные периоды вполне благоприятными. В период уборки погодные условия оценивались как удовлетворительные и хорошие.

Апрель месяц оказался тёплым с дефицитом осадков в течение месяца (табл. 7).

Таблица 7. Температура воздуха и сумма осадков за вегетационный период 2020 года

Дневные температуры воздуха в большинстве дней составляли 11-16ºС тепла, при понижении температуры только 5-7ºС, в отдельные тёплые дни 18-24ºС. Максимальная температура воздуха за месяц оказалась равной 26ºС. В начале и в конце третьей декады апреля, отмечались заморозки.

Переход температуры воздуха через +5ºС в сторону повышения произошел 7 апреля (раньше многолетних сроков на 5-6 дней).

Среднемесячная температура воздуха в апреле была равна 7-8ºС, что на 1-2ºС выше нормы.

Переход температуры воздуха через +10ºС произошел 22-23 апреля, раньше многолетних сроков на 10-12 дней.

В течение месяца ощущался дефицит осадков. Количество выпавших осадков, в среднем, 6 мм, или 17% нормы.

Май месяц оказался тёплым, с дождями различной интенсивности.

Среднесуточные температуры воздуха были равны 17-18ºС, что на 4-5ºС выше средних многолетних значений, а в конце месяца 20-21ºС, что на 6-8ºС выше нормы. Максимальная температура воздуха за май составила 28ºС, отмечена 29 мая.

Устойчивый переход температуры воздуха через +15ºС произошёл 18-19 мая.

Заморозки в воздухе отмечались в начале первой декады (1-4 числа).

Среднемесячная температура воздуха оказалась равной 14-15ºС, что на 2-3ºС выше нормы.

Продолжительность солнечного сияния – 245 час., или 100% нормы.

Дожди различной интенсивности выпадали часто в первой половине месяца, во второй с середины третьей декады. Количество выпавших осадков – 75 мм, или 136% нормы.

Летний период оказался умеренно-теплым, с достаточным количеством осадков.

В целом июнь месяц оказался тёплым с периодами жаркой погоды, с недобором осадков в течение месяца.

Среднемесячная температура воздуха оказалась равной 19ºС, что на 3ºС выше нормы. Продолжительность солнечного сияния в среднем по области 342 час., или 118% нормы. Ливневые дожди различной интенсивности выпадали редко.

Количество выпавших осадков за июнь – 74 мм, или 87% нормы.

Июль месяц оказался холодным и дождливым. Пониженный температурный фон отмечался в период с 3 по 19 и 29-31 июля. Особенно холодной была первая декада.

Среднемесячная температура воздуха оказалась равной от 15,2 до 15,7º, что на 1-2º ниже нормы.

Продолжительность солнечного сияния в среднем по области 213 час., или 77% нормы.

Количество выпавших осадков за июль – 101 мм, или 110% нормы.

Август месяц характеризовался умеренно-теплой погодой. Среднемесячная температура воздуха оказалась равной 15-16ºС, что на 0.2-0.6ºС ниже нормы.

Продолжительность солнечного сияния в среднем по области 203 час., или 99% нормы.

Количество выпавших осадков за август – 83 мм, или 124% нормы.

Сентябрь месяц по температурному режиму оказался умеренным, с осадками меньше климатической нормы. Первая половина месяца была тёплой, понижение температуры началось с 15 сентября.

Переход температуры воздуха через +15ºС в сторону понижения произошел 13-14 сентября, на 17-18 дней позже многолетних сроков, а переход температуры воздуха через +10ºС произошёл 17 сентября, в многолетние сроки.

Среднемесячная температура воздуха в сентябре оказалась равной 11-12ºС, что на 1ºС выше климатической нормы. Продолжительность солнечного сияния составила 185 час., или 123% нормы.

Количество выпавших осадков в сентябре – 40 мм, или 58% нормы.

Накопление эффективного тепла (выше +5ºС) в сезон 2020 г шло с незначительным опережением среднемноголетнего значения.

В целом, агрометеорологические условия вегетационного периода 20120 г. были удовлетворительными для роста и развития растений льна-долгунца, а также получения льнопродукции.

2.3 Методика исследований

Методика исследований включала следующие анализы и наблюдения.

1. Описание почвенного разреза почвы опытного участка проведено в соответствии с «Практикум по почвоведению», 1986.

2. Агрохимический анализ почвы проводился в слое 0-20 см в начале вегетационного периода с определением:

-гумус по Тюрину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-91;

-рН солевой вытяжки – потенциометрическим методом ГОСТ 26483-85;

— гидролитической кислотности по Каппену с потенциометрическим окончанием (ЦИНАО) ГОСТ 26212-91;

— сумму поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу ГОСТ 27821-88;

— подвижного фосфора и калия по Кирсанову А.Г. (ЦИНАО), фосфор – на ФЭК-КФК-3, калий – на пламенном фотометре ГОСТ 26207-91.

3. Посевные качества семян: чистота — по ГОСТ Р 52325-2005 [56];

4. Энергия прорастания и всхожесть — по ГОСТ 12038-84;

5. Масса 1000 семян по ГОСТ 12042-80.

6. Чистота семян по ГОСТ 12037-81.

7. Всхожесть и посевная годность по ГОСТ 12038-84.

8. Влажность почвы – весовым методом.

9. Фенологические наблюдения проводились по методике государственного сортоиспытания.

10. Густота стояния стеблестоя – методом учётных площадок.

11. Высота растений – методом многократных измерений.

12. Урожайность соломы, тресты и семян — сплошным методом с каждой делянки с дальнейшим перерасчётом на стандартную влаж­ность тресты — 19 % и нормированную засоренность — 5 % [ГОСТ 2975-73; ГОСТ 24383-89]; семян — 12 % влажность и на 100 % чистоту [ГОСТ 12037-81];

13. Влажность соломы и тресты – весовым методом [].

14. Устойчивость к полеганию, выравненность стеблестоя по высоте, выравненность созревания, растрескиваемость коробочек;

15. Мыклость стебля — по отношению технической длины стебля к его диаметру. ГОСТ Р 52784­2007.

16. Качество льняной тресты — ГОСТ 2975-73 и ГОСТ 24383-89 .

17. Статистическая обработка данных, корреляционный и регрессионный анализ – по Доспехову Б.А.

18. Показатели экономической эффективности – [Методические указания., 1997; Типовые., 2004]. Термины и определения по ГОСТ 20433-75, ГОСТ 16265-89 и ГОСТ Р 52784-2007.

2.4. Характеристика сортов льна — долгунца, используемых в опытах

Лидер

Включен в Госреестр по Центральному (3) региону в 2005г. Раннеспелый. Растение средней высоты. Стебель средней длины. Венчик среднего размера. Точечность чашелистика слабая. Лепесток в стадии бутона сине-фиолетовый, при полном развитии — синий. Продольная складчатость лепестка отсутствует. Тычинка у вершины синяя. Пыльник синеватый. Пестик у основания синий. Время начала цветения раннее. Коробочка среднего размера, бахромчатость ложной перегородки отсутствует. Масса 1000 семян 4,7 г. Семена коричневые. Средняя урожайность соломы в регионе 32,4 ц/га, выше на 1,8 ц/га среднего стандарта, семян — 4,1 ц/га, выше на 0,5 ц/га. Содержание волокна 28,3%, выход длинного волокна 19,8%, относительная разрывная нагрузка расчетная 18,4 гс/текс. Вегетационный период 74-86 дней. Устойчивость к полеганию 4,3 балла, к осыпанию — 4,4 балла. Восприимчив к антракнозу. В полевых условиях слабо поражался фузариозным увяданием всходов, бактериозом. Срок созревания (гр. спелости): ранний (раннеспелый)

Мелина

Включен в Госреестр по Центральному (3) и Волго-Вятскому (4) регионам в 2012г. Рекомендуется для возделывания в Смоленской области. Позднеспелый. Стебель средней длины. Точечность чашелистика слабая. Окраска лепестка в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии — синяя. Пестик у основания синий. Коробочка маленькая. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена коричневые. Масса 1000 семян 4,9 г. Время начала цветения позднее. В Центральном регионе средняя урожайность льносоломы 32,7 ц/га, семян 4,8 ц/га. Содержание волокна 27,8%, выход длинного волокна 22,5%, относительная разрывная нагрузка расчетная 13,7 ДаН. Вегетационный период 76 дней. Устойчивость к полеганию 4,7 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено очень слабое поражение антракнозом, полиспорозом и фузариозным увяданием. В Волго-Вятском регионе средняя урожайность льносоломы 68,5 ц/га, семян 6,9 ц/га. Содержание волокна 30,5%, выход длинного волокна 28,0%, относительная разрывная нагрузка расчетная 12,2 ДаН. Вегетационный период 81 день. Устойчивость к полеганию 4,8 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено очень слабое поражение бактериозом. Срок созревания (гр. спелости): поздний (позднеспелый)

С-108

Включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, по Центральному (3) региону и рекомендован по Смоленской области в 1988г.

Оригинатор – ГНУ «Смоленская ГОСХОС» имени А.Н. Энгельгарда.

Среднеспелый, созревает раньше стандарта на 5-9 дней. При испытании оригинатором получено соломы 58 ц/га, семян 7,5 ц/га. Средняя урожайность соломки по области 44,1, льносемян – 4,9 ц/га. Максимальная урожайность соломки 68,1 ц/га получена в 2009 г. на Руднянском ГСУ, льносемян – 7,5 ц/га в 2007 г. на Починковском ГСУ.

Лепесток светло-синий. Бахромчатость ложной перегородки отсутствует. Семена коричневые.

Устойчивость к полеганию хорошая. Фузариозным увяданием поражался сильнее стандарта.

Смолич

Включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, по Центральному (3) региону и рекомендован по Смоленской области в 1993г.

Оригинатор – ГНУ «Смоленская ГОСХОС» имени А.Н. Энгельгарда.

Среднеспелый. Семена светло-коричневые. Максимальная урожайность соломки 39,3 ц/га получена в 2003 г., льносемян – 6,6 ц/га в 2001 г. на Починковском ГСУ. Содержание волокна 18,8-25,6%, выход длинного – 14,6-19,3%. Прядильные свойства волокна хорошие.

Устойчивость к полеганию наравне со стандартом. Среднеустойчив к бактериозу, ржавчине, антрактозу, восприимчив к фузариозному увяданию наравне со стандартом, сильно восприимчив к масмо.

Импульс

Включен в Госреестр по Центральному (3) региону в 2002г. Среднеспелый. Растение высокое, стебель длинный. Венчик цветка большой. Точечность чашелистиков слабая. Венчик в стадии бутона сине-фиолетовый, при полном развитии — синий. Продольная складчатость лепестка отсутствует. Тычинка у вершины синяя, пыльник синеватый, пестик у основания синий. Коробочка среднего размера, бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Масса 1000 семян 5,3 г. Семена коричневые. Средняя урожайность соломы в регионе — 26,7 ц/га, семян — 4,8 ц/га. Содержание волокна — 22%, выход длинного волокна — 14,2%, относительная разрывная нагрузка расчетная — 13,4 гс/текс. Вегетационный период 63-80 дней. Устойчивость к полеганию 4 балла. Выше среднего поражался фузариозным увяданием и антракнозом, средне — ржавчиной. Срок созревания (гр. спелости): средний (среднеспелый).

Союз

Включён в Госреестр по Северо-Западному (2) и Центральному (3) регионам в 2017г. Рекомендован для возделывания в Вологодской области. Стебель средней длины. Точечность чашелистика отсутствует или очень слабая. Окраска венчика в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии синяя. Пестик у основания синий. Коробочка маленькая. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена коричневые. Время начала цветения среднее. Раннеспелый. В Северо-Западном регионе средняя урожайность льносоломы — 39,6 ц/га, семян — 4,5 ц/га, у стандарта соответственно: 38,5 и 4,8 ц/га. Масса 1000 семян — 4,8 г. Содержание волокна — 28,8 %, выход длинного волокна — 25,0 %, относительная разрывная нагрузка расчётная — 10,2 ДаН. Вегетационный период — 79 дней. Устойчивость к полеганию — 4,3 балла, к осыпанию — 4,3 балла, к засухе — 3,7 балла. В Вологодской области урожайность льносоломы — 59,1 ц/га, у стандарта — 51,7 ц/га. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено слабое поражение антракнозом, очень слабое — бактериозом и фузариозным увяданием. В Центральном регионе средняя урожайность льносоломы — 35,5 ц/га, семян — 5,7 ц/га, у стандарта соответственно: 34,0 и 6,2 ц/га. Масса 1000 семян — 4,9 г. Содержание волокна — 27,4 %, выход длинного волокна — 24,4 %, относительная разрывная нагрузка расчётная — 11,9 ДаН. Вегетационный период — 78 дней. Устойчивость к полеганию — 4,8 балла, к осыпанию — 4,0 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено слабое поражение антракнозом, среднее — фузариозным увяданием. Срок созревания (гр. спелости): ранний (раннеспелый).

Феникс

Включён в Госреестр по Северо-Западному (2) и Центральному (3) регионам в 2018г. Рекомендован для возделывания в Вологодской и Смоленской областях. Стебель средней длины. Точечность чашелистика слабая. Окраска венчика в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии синяя. Пестик у основания синий. Коробочка маленькая. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена коричневые. Время начала цветения среднее. Позднеспелый. В Северо-Западном регионе средняя урожайность льносоломы — 39,7 ц/га, семян — 3,9 ц/га, у стандарта соответственно: 40,9 и 4,9 ц/га. Масса 1000 семян — 4,9 г. Содержание волокна — 24,3%, выход длинного волокна — 21,1%. Вегетационный период — 86 дней. Устойчивость к полеганию — 3,4 балла, к осыпанию — 4,6 балла. В Вологодской области урожайность льносоломы — 54,5 ц/га, у стандарта — 49,7 ц/га. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено слабое поражение фузариозным увяданием. В Центральном регионе средняя урожайность льносоломы — 49,1 ц/га, семян — 5,0 ц/га, у стандарта соответственно: 44,7 и 4,7 ц/га. Масса 1000 семян — 5,1 г. Содержание волокна — 23,3%, выход длинного волокна — 22,8%. Вегетационный период — 83 дня. Устойчивость к полеганию — 4,4 балла, к осыпанию — 3,9 балла. В Смоленской области урожайность льносоломы — 57,3 ц/га, у стандарта — 46,1 ц/га. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено слабое поражение фузариозным увяданием. Срок созревания (гр. спелости): поздний (позднеспелый).

Агата

Включен в Госреестр по Центральному (3) и Волго-Вятскому (4) регионам в 2012г. Позднеспелый. Стебель длинный. Точечность чашелистика слабая. Окраска лепестка в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии — синяя. Пестик у основания синий. Коробочка среднего размера. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена светло-коричневые. Масса 1000 семян 5,1 г. Время начала цветения позднее. В Центральном регионе средняя урожайность льносоломы 32,5 ц/га, семян 5,0 ц/га. Содержание волокна 25,0%, выход длинного волокна 20,4%, относительная разрывная нагрузка расчетная 14,5 ДаН. Вегетационный период 77 дней. Устойчивость к полеганию 4,7 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено очень слабое поражение антракнозом, полиспорозом и фузариозным увяданием. В Волго-Вятском регионе средняя урожайность льносоломы 69,6 ц/га, семян 7,1 ц/га. Содержание волокна 26,5%, выход длинного волокна 22,6%, относительная разрывная нагрузка расчетная 11,9 ДаН. Вегетационный период 83 дня. Устойчивость к полеганию 4,9 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено очень слабое поражение антракнозом, бактериозом и фузариозным увяданием. Срок созревания (гр. спелости): поздний (позднеспелый).

Цезарь

Включён в Госреестр по Северо-Западному (2) и Центральному(3) региону в 2017г. Рекомендован для возделывания в Тверской области. Стебель средней длины. Точечность чашелистика отсутствует или очень слабая. Окраска венчика в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии синяя. Пестик у основания синий. Коробочка маленькая. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена коричневые. Время начала цветения среднее. Среднеспелый. Средняя урожайность льносоломы в регионе — 39,4 ц/га, семян — 5,9 ц/га, у стандарта соответственно: 39,9 и 5,6 ц/га. Масса 1000 семян — 4,4 г. Содержание волокна — 30,6 %, выход длинного волокна — 27,1 %, относительная разрывная нагрузка расчётная — 13,1 ДаН. Вегетационный период — 83 дня. Устойчивость к полеганию — 4,2 балла, к осыпанию — 4,4 балла, к засухе — 3,2 балла. В Тверской области урожайность льносоломы — 43,5 ц/га, у стандарта — 48,0 ц/га. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено сильное поражение антракнозом, слабое — бактериозом, очень слабое — фузариозным увяданием. Срок созревания (гр. спелости): средний (среднеспелый).

Веста

Включен в Госреестр по Северо-Западному (2) и Центральному (3) регионам в 2015г. Рекомендован для возделывания в Вологодской области. Среднеспелый. Стебель средней длины — длинный. Точечность чашелистика отсутствует или очень слабая. Окраска лепестка в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии — светло-синяя. Пестик у основания синий. Коробочка среднего размера. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена коричневые. Масса 1000 семян средняя. Время начала цветения среднее. В Северо-Западном регионе средняя урожайность льносоломы — 41,7 ц/га, семян — 4,9 ц/га, у стандарта соответственно: 36,1 и 4,9 ц/га. Масса 1000 семян — 5 г. Содержание волокна — 28,8%, выход длинного волокна — 23,1%, относительная разрывная нагрузка расчетная — 12,2 ДаН. Вегетационный период — 80 дней. Устойчивость к полеганию — 4,6 балла. В Вологодской области урожайность льносоломы — 44,8 ц/га, у стандарта — 40,2 ц/га. Умеренно устойчив к фузариозному увяданию всходов. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено слабое поражение бактериозом, ржавчиной и фузариозным увяданием. В Центральном регионе средняя урожайность льносоломы — 30,9 ц/га, семян — 5,2 ц/га, у стандарта соответственно: 28,6 и 5,4 ц/га. Масса 1000 семян — 5,0 г. Содержание волокна — 30,0%, выход длинного волокна — 26,3%, относительная разрывная нагрузка расчетная — 12,7 ДаН. Вегетационный период — 73 дня. Устойчивость к полеганию — 4,6 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено очень слабое поражение бактериозом, полиспорозом, слабое — антракнозом, очень сильное — фузариозным увяданием. Срок созревания (гр. спелости): средний (среднеспелый).

Грант

Включен в Госреестр по Северо-Западному (2) и Центральному (3) регионам в 2015г. Рекомендован для возделывания в Вологодской области. Среднеспелый. Стебель средней длины — длинный. Точечность чашелистика отсутствует или очень слабая. Окраска лепестка в стадии бутона сине-фиолетовая, при полном развитии — светло-синяя. Пестик у основания синий. Коробочка среднего размера. Бахромчатость ложной перегородки коробочки отсутствует. Семена коричневые. Масса 1000 семян средняя. Время начала цветения позднее. В Северо-Западном регионе средняя урожайность льносоломы — 43,0 ц/га, семян — 4,9 ц/га, у стандарта соответственно: 36,9 и 5,1 ц/га. Масса 1000 семян — 5,3 г. Содержание волокна — 27,9%, выход длинного волокна — 22,7%, относительная разрывная нагрузка расчетная — 12,0 ДаН. Вегетационный период — 81 день. Устойчивость к полеганию — 4,7 балла. В Вологодской области урожайность льносоломы — 44,2 ц/га, у стандарта — 40,2 ц/га. Умеренно устойчив к фузариозному увяданию всходов. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено слабое поражение бактериозом, ржавчиной и фузариозным увяданием. В Центральном регионе средняя урожайность льносоломы — 30,9 ц/га, семян — 5,6 ц/га, у стандарта соответственно: 28,6 и 5,4 ц/га. Масса 1000 семян — 4,9 г. Содержание волокна — 28,8%, выход длинного волокна — 25,3%, относительная разрывная нагрузка расчетная — 12,5 ДаН. Вегетационный период — 73 дня. Устойчивость к полеганию — 4,6 балла. За годы испытания в полевых условиях региона отмечено очень слабое поражение бактериозом, полиспорозом, слабое — антракнозом, очень сильное — фузариозным увяданием. Срок созревания (гр. спелости): средний (среднеспелый)

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Роль предшественников в семеноводческих посевах льна — долгунца

В льносеющих странах Западной Европы на плодородных почвах высокие и устойчивые урожаи льна-долгунца получают по целому ряду предшественников, и преимущество того или иного из них определяется прежде всего особенностями почвенно-климатических условий страны. Наиболее распространёнными предшественниками являются зерновые культуры, реже пропашные. Но в большинстве случаев здесь так же, как и в русском земледелии, считается, что лен-долгунец можно возвращать на прежнее место не ранее, чем через 6-7 лет, и в 7-8-польных севооборотах он должен занимать одно поле, т. е. 12-14% площади пашни.

В настоящее время для современного земледелия со все возрастающей специализацией и концентрацией сельскохозяйственного производства вопрос увеличения степени насыщенности севооборотов льном и сокращения интервалов между его повторными посевами является актуальным. Многие исследователи, занимающиеся вопросами льноводства, указывают на довольно быстрое и значительное снижение урожаев при бессменном возделывании льна, которое наступало уже через 3-5 лет. Явление так называемого «почвоутомления», вызывающее падение урожаев и даже гибель льна при повторных посевах, связывают в основном с накоплением патогенных почвенных микроорганизмов, повышением засоренности посевов, пораженности растений болезнями и вредителями.

Имеются литературные данные о различном влиянии предшествующих культур на развитие патогенов льна. Наиболее благоприятную среду для прорастания конидий фузариумов создают лен, клевер, горохоовсяная смесь, кормовые бобы. Наоборот, корневые выделения кукурузы, картофеля, зерновых культур и особенно овса оказывают угнетающее действие на развитие патогенов.

Но в истории льноводства нашей страны и за рубежом наряду с явлениями «льноутомления» почвы в бессменных посевах имелось много случаев отсутствия отрицательных явлений при сокращении интервалов между повторными и даже при бессменных посевах льна.

Непрерывная интенсификация сельскохозяйственного производства, выведение новых сортов, совершенствование технологического процесса возделывания льна создают предпосылки для более успешного преодоления процессов «почвоутомления», что, в свою очередь, представляет большой практический интерес, так как может повысить экономическую эффективность льноводства путем концентрации этой отрасли в специализированных хозяйствах или севооборотах.

Условия, материалы и методы. В наших исследованиях, проведённых в 2019-2020 гг., выявлялось влияние концентрации посевов льна в севообороте на плодородие почвы, урожайность и качество льнопродукции. Изучались семипольные севообороты с 1, 2, 3 полями льна, что соответствует 14,3; 28,6; 42,8% пашни в севообороте с интервалами возврата от 6 до 1 года и бессменные посевы в течение трех лет (табл. 8).

Контролем служил вариант с одним полем льна в севообороте: ячмень — картофель — яровая пшеница с подсевом трав – травы I г.п . — травы II г. п. — лен — овес.

Также проводилось изучение влияния предшественников льна-долгунца: картофеля, овса, вико-овсяной смеси, льна – на рост, развитие и продуктивность культуры.

Таблица 8. Характеристика севооборотов с льном-долгунцом

Исследования проводились на дерново-подзолистой легкосуглинистой по гранулометрическому составу почве, содержащей 1,8-2% гумуса, 130-152 мг подвижного фосфора и 130-161 мг обменного калия на кг абсолютно сухой почвы, имеющей реакцию почвенного раствора рН_сол — 5,4-5,9.

Минеральные удобрения вносились из расчета 300 кг/га д.в. Норма высева — 24 млн. шт./га. Сорт льна-долгунца Импульс. Агротехника в опытах общепринятая для льна в Нечерноземной зоне.

Насыщение севооборотов льном при систематическом внесении удобрений не оказало отрицательного влияния на обеспеченность почвы подвижными формами фосфора и обменного калия, содержание которых во всех севооборотах возросло и составило в конце первой ротации севооборота соответственно 196-213 и 139-168 мг/кг абсолютно сухой почвы. Некоторое ухудшение обеспеченности растений льна нитратами наблюдалось только в 2015 году на бессменных посевах льна — на 80 мг/кг почвы меньше, чем в севообороте с одним полем льна.

Большое количество корневых и пожнивных остатков многолетних трав способствовали активному ходу биологических процессов в почве под растениями льна по этим предшественникам. Наименьшая интенсивность биологических процессов наблюдалась при посеве льна по льну. Интенсивность распада льняных остатков здесь была на 13% ниже, чем при посеве по многолетним травам. Отрицательное влияние концентрации льна (три поля в севообороте), сокращение площадей под многолетними травами и картофелем вызывало уменьшение биологической активности почвы не только подо льном, но и под замыкающей севообороты культурой — овсом. В среднем за 2019-2020 гг. интенсивность разложения льняного полотна, по сравнению с контролем, снизилась в севообороте с трехлетним бессменным посевом льна на 12%. Между биологической активностью почвы и накоплением в ней органического вещества прослеживалась определенная зависимость, т. е. на вариантах с наибольшей биологической активностью почвы (варианты 1, 4) отмечено наибольшее накопление гумуса (табл. 9).

При увеличении концентрации посевов льна до 42,8% в сочетании с 28,6-42,8% зерновых культур (варианты 5, 6) количество гумуса к концу ротации севооборота незначительно снизилось.

Влажность почвы — важный фактор формирования урожая, находилась в прямой зависимости от погодных условий. Весной значительных различий в содержании влаги в пахотном слое по предшественникам льна не наблюдалось. Однако, в условиях избыточного количества осадков почва после многолетних трав в весенний период была менее уплотнена, что создавало лучшие условия для развития растений льна по сравнению с другими предшественниками. В условиях засухи при общей низкой влажности почвы — в среднем запасы продуктивной влаги в слое 0-20 см в фазу быстрого роста льна составила 17 мм, наименьшее ее количество — 14,7 мм содержалось после многолетних трав, наибольшее — после картофеля -19,6 мм.

Таблица 9. Биологическая активность почвы и накопление гумуса в пахотном слое почвы (конец первой ротации севооборота)

Засоренность посевов льна зависела как от предшественника, так и от концентрации его посевов. Наибольшая количественная засоренность в среднем за 2019-2020 гг. наблюдалась после картофеля — 159 шт. и льна — 148 шт.; наиболее чистые посевы — после овса — 119 шт./м². В посевах после картофеля преобладали двудольные сорняки, занесенные, очевидно, с навозом; после льна повысилась засоренность пыреем ползучим. Введение в севооборот второго поля льна при интервале его возврата в 3 года не вызвало увеличения засоренности, в том числе и пыреем (табл. 11).

Сокращение интервала возврата льна до одного года при примерно одинаковой количественной засоренности увеличило массу сорняков как двудольных, так и пырея. Максимальная засоренность наблюдается при трехлетнем бессменном посеве льна, при котором количество двудольных сорняков по сравнению с контролем увеличилась на 20%, масса их на 73%, количество пырея на 90%, его масса на 96%.

Дружность всходов и полевая всхожесть льна зависят от ряда факторов, основным из которых являются погодные условия. Различия по полевой всхожести льна в зависимости от предшественников незначительны.

Гораздо большее влияние в данном случае оказывает концентрация посевов льна. Особенно это заметно на последнем поле льна в севооборотах с тремя полями, где лен возделывался два года подряд и затем через год и три года бессменно. Полевая всхожесть семян в этих севооборотах в среднем за три года не превышала 74 и 72%, что на 10 и 12% ниже соответствующих показателей севооборота с одним полем льна. Увеличение доли льна до двух полей в севообороте — до 28,6% и возврат льна на прежнее место через три года не оказали отрицательного действия на полевую всхожесть семян, составившую в этих вариантах 82 и 79%, тогда как при контрольном уровне — 84%.

Таблица 10. Влияние насыщения севооборотов льном на засоренность его посевов (среднее за 2019-2020 гг.)

Влияние концентрации посевов и интервалов возврата льна на развитие растений прослеживалась в течение всего вегетационного периода и в конечном счете отражалась на его продуктивности. Отставание в росте при трехлетнем бессменном посеве льна отмечалось уже в фазу елочки, в фазу быстрого роста различия в высоте по сравнению с контролем увеличивались. Отрицательное влияние концентрации в этот период проявилось заметно также в севообороте 5 с посевом льна через год после двухлетнего посева льна и несколько меньшее в севообороте 2 с двумя полями льна и интервалом возврата его через год.

Аналогичная закономерность прослеживалась и по накоплению растениями льна воздушно-сухой массы. В результате к моменту уборки в севооборотах с одним и двумя полями льна (варианты 1, 3, 4) при возврате его на прежнее место через три года сформировались более высокие растения с большим количеством коробочек, меньшим диаметром соломины, чем на вариантах 2, 5, 6.

Увеличение концентрации посевов льна до трех полей в севообороте и сокращение интервала возврата его до одного года вызвало сильное изреживание льна в течение вегетационного периода, оказало отрицательное влияние на общую и техническую длину растений, семенную продуктивность растений (табл. 11).

Значительное влияние на развитие льна оказывала предшествующая культура. Наименьшая техническая длина растений за счет более сильного их ветвления наблюдалась после картофеля и вико-овсяной смеси и за счет менее интенсивного прироста в высоту после льна. Более высокие растения с большей технической длинною сформировались при посеве льна после овса.

По количеству коробочек имели преимущество растения льна после картофеля и викоовсяной смеси. В то же время предшественники не оказали влияние на массу 1000 семян.

Номер льносоломы при посеве льна после овса был выше, чем после картофеля, викоовсяной смеси и льна, составив соответственно 1,75; 1,48; 1,54; 1,50.

Таблица 11. Влияние насыщения севооборотов льном на густоту стеблестоя и морфологические показатели стеблей льна-долгунца сорта Импульс

(среднее за 2019-2020 гг.)

Концентрация посевов льна создавала предпосылки для накопления в почве и растительных остатках возбудителей болезней льна. В наших опытах в севообороте с одним полем льна (вариант 1) и двумя полями льна с трехлетним интервалом его возврата (варианты 3, 4) наличие колоний грибов Fusarium oxyzporum lini в почве не обнаружено.

В то же время, в севообороте 2 с двумя полями льна, но интервалом возврата его через год отмечено накопление грибов из рода фузариум в количестве 6,0 тыс. на 1 г абсолютно-сухой почвы. Самое высокое заражение почвы наблюдалось при трехлетнем бессменном возделывании льна — 25 тыс. на 1 г абсолютно сухой почвы. Это не могло не сказаться на степени поражения льна болезнями.

Все выше перечисленные факторы оказали влияние на урожайность и качество льнопродукции сорта Импульс, данные о которых представлены в таблице 5 (в таблице приведена урожайность последнего поля льна).

Таблица 12. Влияние насыщенности севооборотов льном на его урожайность и качество (в среднем за 2019-2020 гг.)

Увеличение концентрации до двух полей льна в севообороте при интервале возврата его на прежнее место через три года не сопровождалось значительным снижением урожайности семян и длинного волокна, а также качества последнего; в тоже время уменьшилась урожайность всего волокна за счет короткой фракции. Однако при той же концентрации, но при сокращении интервала возврата льна до одного года, урожайность семян снизилась на 0,05 т/га, или 12%, длинного волокна — на 0,1 т/га, или 16%. Дальнейшее увеличение концентрации льна и особенно бессменные посевы снижали сборы продукции на третий год посева по семенам на 0,15 т/га или 36%, длинному волокну — на 0,14 т/га, или 23%. При этом отрицательное действие концентрации посевов льна увеличилось при неблагоприятных погодных условиях.

Влияние предшественников на урожайность льна-долгунца также оказалось различным (табл. 13).

Таблица 13. Влияние предшественников на урожайность и качество

льнопродукции (среднее за 2019-2020 гг.)

Самый низкий выход продукции с единицы площади семян и волокна получен при посеве льна по льну. Наибольшая урожайность семян отмечена после картофеля, волокна, в том числе длинного – после овса. Прибавка урожая в вышеотмеченных вариантах составила 8%, 9% и 14% соответственно.

В то же время предшественники не оказали существенного влияния на качество продукции: по всем вариантам номер длинного волокна оказался примерно одинаковым.

Проведённые исследования показали, что на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах при высоком уровне культуры земледелия, использовании устойчивых к болезням сортов льна-долгунца увеличение доли льна в севообороте до 28,6% (два поля в семипольном севообороте) не вызывало ухудшения плодородия почвы, роста засоренности посевов, снижения урожайности и качества льнопродукции. Дальнейшее насыщение севооборотов льном нецелесообразно в связи со значительным снижением его урожайности.

При наличии второго поля льна в севообороте необходимо в борьбе с засоренностью предшественников проводить лущение стерни, качественную вспашку, а также соблюдать комплекс мероприятий по химической защите посевов от сорняков, вредителей и болезней льна.

Оптимальным интервалом возврата льна при двух полях в севообороте является трехлетний период. Сокращение его до одного года ведет к повышению засоренности посевов, снижению полевой всхожести семян, ухудшению фитосанитарного состояния поля, что отрицательно сказывается на продуктивности льна.

На окультуренных почвах хорошие урожаи льна можно получать по целому ряду предшественников и в первую очередь по овсу при условии достаточно хорошего удобрения этой культуры. Овес можно использовать в качестве предшественника одного из полей льна в севообороте.

3.2 Влияние норм высева на продуктивность льна-долгунца

Установлению оптимальной нормы высева семян сорта Лидер были посвящены исследования, проведенные в Смоленской ГСХА.

Полученные данные представлены в таблице 14.

Анализ полученных данных показал, что значение технической длины растений сорта Лидер возрастало до нормы высева 28 млн. шт. семян на
1 га. Число коробочек быстро сокращалось с увеличением нормы высева с 16 до 30 млн. шт. семян на 1 га с 4,0 до 1,7 шт. Одновременно снижалась масса одного растения; последняя уменьшалась в 1,8 раза.

Максимальная урожайность льноволокна получена при норме высева 26 млн. шт. семян на 1 га. Выход волокна был наибольшим при максимальной норме высева 28 млн. шт. семян на 1 га. Максимальная урожайность семян была получена при норме высева 18 млн. шт. семян на 1 га.

Таблица 14. Влияние норм высева семян льна-долгунца Лидер на урожайность и ее элементы структуры

В 2020 году на опытном поле Смоленской ГСХА был проведен двухфакторный полевой опыт по определению оптимальных норм высева семян (фактор В) перспективных для условий Смоленской области сортов Грант и Феникс (фактор А). Повторность опыта четырехкратная.

Полевая всхожесть семян в опыте колебалась в пределах 71-84% (табл. 15).

Таблица 15. Выживаемость и густота стояния льна-долгунца сортов

Грант и Феникс (2020)

У сорта Грант наибольшего значения данный показатель достигал при норме высева 20 млн. – 81%, у сорта Феникс при норме 18 млн. – 84%. Как повышение, так и уменьшение количества высеянных семян снижало значение данного показателя.

Выживаемость растений за весенне-летний период колебалась в пределах 68-90% и возрастала у обоих сортов с уменьшением норм высева.

Общая выживаемость растений у сорта Грант имела тенденцию к повышению при снижении норм высева семян. У сорта Феникс наибольшего значения данный показатель достигал при норме 18 млн.; как повышение, так и снижение количества высеянных семян снижали значение общей выживаемости.

В среднем, у сорта Феникс значения полевой всхожести, выживаемости и общей выживаемости превысили аналогичные показатели сорта Грант на 5-12%.

У обоих изучаемых сортов уменьшение норм высева семян снижало количество растений на единице площади. Установлено, что сорт Феникс формировал более плотные посевы, чем сорт Грант – на 9-30%.

Волокносодержащая часть растения льна – это стебель. Поэтому представляют интерес его количественные и качественные характеристики (табл. 16)

Общая и техническая длина стебля у обоих сортов достигали наибольших значений при высеве 20 млн. семян. Как более высокие, так и более низкие нормы вызывали уменьшение значения данного показателя. В среднем, по значению указанных показателей сорта существенно не различались.

Таблица 16. Показатели стеблей соломы (2020)

У обоих сортов выявлена слабая тенденция увеличения диаметра стебля с уменьшением количества высеваемых семян. В среднем, растения сорта Грант имели диаметр стебля чуть больший – на 9%, чем растения сорта Феникс.

Сбежистость у обоих сортов колебалась в пределах 51-59%, что свидетельствует о конической форме стебля. Мыклость стеблей находилась в оптимальном диапазоне и выраженной сортовой специфики не имела.

Кроме волокна, у льна долгунца имеется ещё один важный вид основной продукции – семена. По этой причине представляют интерес данные по элементам семенной продуктивности растений (табл. 17).

Таблица 17. Элементы семенной продуктивности льна-долгунца (2020)

У обоих сортов уменьшение норм высева вызывает увеличение количества коробочек на растении, семян в коробочке, количества и массы семян с растения. В тоже время существенных сортовых различий не выявлено. На массу 1000 семян количество высеваемых семян влияния не оказало.

В первую очередь значение данного показателя определяется сортовыми особенностями. Установлено, что значение массы 1000 семян у сорта Феникс, в среднем, составило 5,27 г, что на 5% выше, чем у сорта Грант – 5,03 г.

На первом этапе первичной обработки льна-долгунца при его возделывании на волокно получается льносолома (табл. 19). Полученные данные свидетельствуют о том, что оба изучаемых сорта обладают высокой потенциальной урожайностью данной продукции. Сорт Феникс в этом плане существенно превзошёл сорт Грант – почти на 2 т/га или на 27%. У обоих сортов максимальные сборы льносоломы получены при высеве 24 млн./га семян – 9,1-11,5 т/га.

У льна-долгунца второй основной продукт – семена (табл. 18). Полученные данные свидетельствуют о том, что потенциальная урожайность семян у изучаемых сортов составляет 1,0-1,3 т/га.

Таблица 18. Урожайность соломы и семян сортов льна-долгунца, т/га (2020)

*-числитель – солома; знаменатель – семена

В среднем продуктивность сорта Феникс оказалась существенно выше, чем соответствующий показатель сорта Грант – на 0,15 т/га или на 14%. В тоже время установлено, что, в среднем, нормы высева оказали не существенное влияние на значение урожайности семян.

У сорта Феникс наиболее высокий абсолютный сбор семян с единицы площади получен при норме высева 18 млн. Дальнейшее снижение нормы до 16 млн. несущественно уменьшает урожайность, существенное её падение наблюдалось только при норме высева 14 млн. /га семян.

У сорта Грант наибольшая абсолютная урожайность семян получена при высеве 16 млн. семян. Дальнейшее снижение нормы высева существенно на сборах семян с единицы площади не сказалось. В тоже время увеличение нормы до 24 млн. снизило урожайность существенно – на 0,12 т/га или на 11%.

Конечный продукт второго этапа первичной переработки льна-долгунца – льнотреста (табл. 19).

Существенно более высокой урожайностью данной продукции обладает сорт Феникс, превысивший аналогичное значение сорта Грант на 1,5 т/га или более чем 20%. У Феникса наибольший сбор льнотресты получен при норме высева 24 млн. – 8,62 т/га, у сорта Грант – при норме 22-24 млн. – 6,4-6,9 т/га.

Таблица 19. Урожайность льнотресты и льноволокна, т/га (2020)

*- числитель – льнотреста; знаменатель – льноволокно

Льносолома и льнотреста – это всего лишь промежуточные продукты для получения волокна (табл. 20).

Установлено, что сорт Феникс обеспечивает, в среднем, существенно более высокий сбор волокна с единицы площади по сравнению с сортом Грант – на 17%. Увеличение норм высева семян повышает выход данной продукции. У сортов Феникс и Грант наивысшая урожайность получена при высеве 24 млн.всхожих семян на 1 гектар – 2,28 и 1,75 т/га волокна соответственно.

Полученные данные свидетельствуют о том, что увеличение норм высева семян сортов Грант и Феникс с 14 до 24 млн. всхожих семян на 1 гектар вызывает повышение содержания волокна в льносырье на 3,2-4%. В среднем, значение данного показателя у сорта Грант составило 29,6%, у сорта Феникс 24,9% (табл. 20).

Таблица 20. Содержание и качество лубяного волокна

Наряду с урожайностью не менее важное значение имеет качество получаемой продукции. Одним из показателей, её характеризующих, является разрывная нагрузка волокна. Значение этого показателя оказалась более высокой у сорта Грант — в среднем 14,3 даН, в тогда как у сорта Феникс 9,6 даН. У обоих сортов отмечена тенденция снижения разрывной нагрузки с уменьшением количества высеваемых семян на единице площади.

Таким образом, можно констатировать тот факт, что при возделывании льна-долгунца на семена оптимальной для сорта Феникс является норма высева семян 18 млн. всхожих семян на 1 гектар, для сорта Грант – 16 млн. всхожих семян на 1 гектар; при возделывании их на волокно – 24 млн. всхожих семян на 1 гектар.

3.3 Сравнительная оценка сортов льна-долгунца

Широкие исследования по сравнительному изучению различных сортов льна-долгунца проводились в 2020 годах на опытном поле ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве.

Для изучения эколого-адаптивной способности сортов были заложены два опыта: на территории Починковского ГСУ изучались 27 сортов, на опытном поле Смоленской ГСХА – 6 сортов льна-долгунца.

Метеорологические условия в годы проведения исследований существенно различались, что позволило дать объективную оценку сортам.

Агротехника льна-долгунца в опытах общепринятая для Центральных регионов РФ. Предшественник – озимые и яровые зерновые культуры.

Посев проводился в ранние сроки. Норма высева составляла 20 млн. штук всхожих семян на 1 га.

Технологическую оценку льнопродукции проводили в лаборатории льна г. Истры Московской области, в соответствующих подразделениях Смоленской ГСХА, в лаборатории льна-долгунца ФГБНУ ФНЦ ЛК по стандартным методикам.

Анализ полученных данных показал, что из изучаемых сортов по полевой всхожести выделялись сорта Смоленской селекции Импульс (+3%) и Лидер (+2%). Худшие показатели по всхожести имел сорт Синичка (табл.21).

Выживаемость за период вегетации была достаточно высокой и колебалась в пределах 75-84%. На уровне стандарта С-108 она была у сортов Лидер и Мелина. Худшая выживаемость была отмечена у сорта Синичка (79%).

Рисунок 2. Посевы сортов льна-долгунца

По количеству сохранившихся к уборке растениям между изучаемыми сортами были существенные различия. Наибольшее количество растений отмечено у сорта Лидер – 1525 шт./м². Незначительно ему уступал сорт Импульс. Достоверно уступал стандарту сорт Синичка.

Таблица 21. Средневзвешенные показатели всхожести и выживаемости испытываемых сортов льна-долгунца (2020)

Для оценки сортов важны технологические показатели качества льна-долгунца (табл. 22). По горстевой длине преимущество имел сорт Импульс – 78 см. Заметно уступали стандарту Томский -17, Синичка, Росинка.

По содержанию волокна различия между сортами были значительными и достигали 6%. Лучший показатель был отмечен у сорта Лидер – 30%, худший – у сорта Росинка — 24%. Достаточно высоким содержанием льноволокна характеризовался и сорт Импульс.

Показатель выхода длинного волокна оказался достаточно низким и колебался в пределах 10-14%. Более высоким он был у сорта Импульс.

Таблица 22. Технологические показатели качества тресты сортов

льна-долгунца

Различия по прочности волокна и пригодности были небольшими.

По качеству полученной тресты сорта сильно различались. Если Лидер и Мелина имели тресту с номером 2,0, то сорт Синичка – всего 1,25. Не уступал стандарту и сорт Импульс.

Рисунок 3. Сноповой материал сортов льна-долгунца

Важнейшими показателями для характеристики сортов является урожайность (табл. 23). По урожайности льноволокна несомненное преимущество имел сорт Лидер, урожайность у которого составляла 1,83 т/га. Стандарт С-108 превосходили сорта Мелина и Импульс. Худшие показатели были у сорта Синичка, который уступал стандарту 0,32 т/га.

Таблица 23. Урожайность и качество льнопродукции сортов льна-долгунца

По урожайности льносемян все сорта имеют достаточно высокий потенциал, в 2-4 превосходящий сбор семян в большинстве сельскохозяйственных предприятий. По этому показателю лучшим был сорт Мелина, который превосходил стандарт на 0,07 т/га. Чуть ниже были показатели у сорта Лидер.

В последние годы появляется значительное количество новых сортов, особенно белорусской селекции. Сорта относятся к различным группам спелости.

Сложившая издавна тенденция, найти сорт с коротким периодом вегетации (ранней группы спелости), и в тоже время дающий волокно высокого качества, всегда было важнейшим направлением в селекции льна-долгунца. В опытах, выполненных в 2019-2020 гг. проводилась сравнительная оценка сортов различных групп спелости (табл. 24).

По урожайности льносоломы и семян в группе раннеспелых сортов сорт Лидер значительно превосходил сорт Пролеска.

В среднеспелой группе стандарт превосходили два сорта: Лира и Лавина. Они обеспечивали более высокую урожайность и льносоломы, и льносемян. Значительно хуже стандарта был сорт Хваля.

Среди сортов позднеспелой группы не было выявлено различий между изучаемыми сортами.

Результаты технологической оценки льносоломы показали, что по всем сортам получено прочное на разрыв, гибкое и высокого качества волокно.

Рисунок 4. Семена сортов льна-долгунца

Раннеспелый сорт Пралеска по выходу длинного волокна на 3% превзошел сорт Лидер, а по содержанию всего волокна на 3,1%. В среднеспелой группе по выходу длинного волокна превзошли стандарт сорта Блакит, Ива и Хваля – на 3,2%, 2,3% и 1,4% соответственно.

Таблица 24. Урожайность льносоломы и семян сортов льна-долгунца по группам спелости, т/га (2019-2020)

В позднеспелой группе сорт Василек превзошел стандарт Союз по выходу длинного волокна и содержанию всего волокна на 0,5% и 0,8%, соответственно. В целом по опыту урожайность длинного волокна колебалась от 6,0 ц/га у сорта Лидер, до 7,7 ц/га у сорта Василек.

Проведенные исследования позволяют считать, что новые сорта смоленской селекции Лидер и Импульс наиболее приспособлены к почвенно-климатическим условиям Смоленской области.

В последние годы появилось значительное количество новых сортов льна-долгунца. В качестве таких следует назвать сорта, выведенные ВНИИЛ: Цезарь, Визит, Дипломат, Сурский, Тонус; Псковского НИИСХ – Добрыня, Квартет; Смоленской ГОСХОС: Феникс; Сибирского НИИСХ – Томич 2, Томич. Опыт внедрения сортов льна-долгунца в производство показывает, что чаще всего необходимо проводить дополнительные исследования, которые позволяют определить пригодность сортов к конкретным почвенно-климатическим условиям.

Такие исследования были проведены в 2019г. в Смоленской ГСХА. Опыт, в котором изучалось 27 сортов льна-долгунца, проводился на Починковском ГСУ. Одновременно 6 сортов льна долгунца изучались на опытном поле академии. Практически, были высеяны все сорта льна-долгунца, внесенные в Реестр по 3 агроклиматической зоне.

Условия проведения опытов на Починковском ГСУ: фон удобрений -(NPK)24, под предпосевную культивацию внесено по 1,5 ц/га азофоски; посев — 29 апреля; проведена обработка посевов против льняной блошки, против сорняков в фазе елочки смесью гербицидов Магнум, Миура, Гербикокс Л и Хакер.

Важно отметить особенности погодных условий 2019 года, когда достаточно засушливый май сменился очень прохладным июнем в первой половине месяца. В июле при повышенных по сравнению со среднемноголетними значениями температурах выпало от 2 до 2,7 месячных норм осадков. Однако большинство сортов в этих условиях не полегло, что можно объяснить не только пониженной нормой высева (20 млн./га всхожих семян), но и высокой устойчивостью большинства сортов к полеганию. Условия для вылежки тресты были достаточно благоприятными.

Сорта льна-долгунца заметно различались по темпам начального роста. Из сортов раннеспелой группы более быстрыми темпами характеризовались Лидер, Пересвет и Восход. Более медленно росли сорта Памяти Крепова, ТОСТ-4 и ТОСТ-5 (табл. 25).

Из сортов среднеспелой группы быстрыми темпами начального роста отличались: Импульс, Цезарь, Александрит, Визит, и Лада. Уступали по скорости начального роста С-108,Смолич, Сурский, Ласка.

Таблица 25. Фенология развития и высота растений сортов льна (2020)

*Ё – ёлочка, Б –бутонизация, Ц – цветение, Н – начало, РЖС – ранняя жёлтая спелость, ЖС – жёлтая спелость

В позднеспелой группе сортов выделялись по темпам роста в начале вегетации Феникс и Дипломат. Заметно медленнее росли Мерелин и Ализе.

К середине июня различия по высоте растений льна-долгунца и темпам развития были более выраженными. На эту дату начало фазы цветения отмечено у раннеспелых сортов Лидер и Памяти Крепова, среднеспелых Импульс и Лада, позднеспелых Дипломат и Мерелин.

Высота растений льна-долгунца колебалась в пределах 45-70см. Наиболее высокий стеблестой был сформирован растениями сортов Памяти Крепова (70см), Синель (70 см). Из раннеспелых сортов наименьшую высоту растений имел сорт Добрыня. Несколько выделялись по высоте Восход и Пересвет.

Из среднеспелых сортов большую высоту имели Ласка (65см), Импульс (62 см) и Александрит (60 см). Более низкорослыми были Смолич (50 см), Сурский (50 см), Грант (50 см).

Из позднеспелых более высокорослыми были Дипломат (60 см) и Феникс (58 см). Более низкорослыми оказались Ализе (45см) и Мерелин (50см).

Однако наибольший интерес представляет высота растений льна-долгунца к моменту уборки – тереблению соломы. По этому показателю различия между сортами были значительны.

Среди раннеспелых сортов по высоте стандарт Лидер превосходили сорта ТОСТ-5 и Пересвет. Уступали стандарту на 3-5 см Добрыня, Восход и Квартет.

Среди среднеспелых сортов стандарт Импульс превосходили Сурский (91 см), Лада (92 см) и Грант (86 см). Остальные уступали на 3-12 см.

В группе позднеспелых сортов практически у всех высота была больше 80 см (исключение – Мерелин -79 см).

Анализ урожайности льносоломы показал, что не было установлено закономерных различий между сортами различных групп спелости. В среднем по 9 раннеспелым сортам и 13 среднеспелым сортам урожайность льносоломы была примерно одинаковой и составляла около 7,5 т/га, у позднеспелых сортов она была несколько выше и составляла 7,8 т/га.

Однако необходимо отметить большой разброс в урожайности между раннеспелыми и среднеспелыми сортами: у раннеспелых она изменялась от 5,18 до 9,1 т, у среднеспелых – от 5,65 до 8,85 т/га. Следует отметить четко просматривающуюся тенденцию более высокой урожайности льносоломы и льнотресты у новых сортов.

Среди раннеспелых сортов выделялись наряду со стандартом Лидер, также сорта Добрыня, Квартет, ТОСТ 5, которые формировали урожайность льнотресты более 6,5 т/га. Следовательно, эти сорта могут обеспечить выход волокна не менее 1,5 т/га. По урожайности семян выделялись сорта ТОСТ-5 и Томич, у которых этот показатель составлял 0,98 т/га.

Во второй и третьей агроклиматических зонах наибольшее распространение имеют среднеспелые сорта льна-долгунца.

Среди среднеспелых сортов наибольшей урожайностью льносоломы и льнотресты характеризовались Грант, Ласка, Лада, Визит, Цезарь, Сурский, Синель, у которых значение первого показателя превышала 6 т/га. Среднеспелые сорта значительно превосходили раннеспелые и позднеспелые по урожайности семян. Наиболее высокое её значение получена у сорта Сурский – 1,29 т/га, немного уступал сорт Импульс — 1,24 т/га. Высокой урожайностью семян отличались сорта Александрит и Универсал. Сравнительно невысокой была семенная продуктивность у сортов белорусской селекции.

Группа позднеспелых сортов была представлена в основном сортами, недавно включенными в Реестр РФ, и поэтому она представляет значительный интерес. Среди сортов данной группы выделялся сорт ВНИИЛ Дипломат, который имел урожайность льносоломы 6,54 т/га. Больше 6,0 т/га льнотресты формировали сорта Феникс и Ализе. В качестве существенного недостатка сорта Феникс необходимо отметить недостаточную устойчивость к полеганию. У не внесенного в Реестр сорта французской селекции Ализе отмечено значительное варьирование по высоте растений.

По урожайности семян среди позднеспелых сортов выделялись сорта Мерелин, Союз и Феникс.

3.4 Использование нанопорошков и биопрепаратов в растениеводстве и семеноводстве

В последние годы началось постепенное, очень медленное восстановление сельского хозяйства Смоленской области. Несмотря на ограниченные объемы производства льна-долгунца, очень остро стоит вопрос обеспечения сельскохозяйственных предприятий области качественным посевным материалом. Эта культура, когда-то бывшая показателем, обеспечивающим то или иное предприятие финансовыми ресурсами, сегодня влачит жалкое существование.

Предпринимаемые в области попытки возродить льноводство пока малоэффективны, поскольку не удалось создать полноценную систему переработки льна-долгунца. Без строительства современного льнокомбината, производящего высококачественную льняную ткань, трудно рассчитывать на успех.

Уже около пяти лет продолжаются попытки тем или иным способом заставить сельхозпроизводителей увеличить площади посевов льна-долгунца. Иногда кажется, что административным чиновникам удалось решить проблему. Но на следующий год опять возникает вопрос с обеспечением тех скромных по масштабам площадей качественными семенами.

Поэтому вопросы семеноводства культуры практически не решаются. Семян современных сортов мало или их вообще нет. Надо сеять, а чем?

Трудно заинтересовать сельского хозяина производить семена культуры, когда на завтрашний день не знаешь, нужны ли они будут вообще.

И если сельхозпроизводитель решил заниматься семенами льна-долгунца, то ему честь и хвала.

Какие технологии помогут современному льноводству?

При интенсивном использовании средств химизации возрастает опасность загрязнения продукции токсическими веществами: нитратами, тяжелыми металлами, остаточными количествами пестицидов. Поэтому окупаемость дополнительных вложений в интенсификацию земледелия снижается, и вместе с тем, возрастает опасность неблагоприятных экологических последствий. Для решения этой проблемы требуются новые подходы, базирующиеся на более полном использовании биологического потенциала самого растения. Обеспечив его в нужную фазу развития необходимым количеством воды и питательных веществ, в том числе и микроэлементов, можно получить запланированный урожай.

В исследованиях Г.И. Чурилова (2012) установлено, что современное сельское хозяйство особое внимание уделяет новым технологиям возделывания сельскохозяйственных культур, приоритетами которых является использование экологически безопасных и рентабельных материалов, активно воздействующих на рост и развитие растений. В условиях современности при высокой стоимости удобрений интерес представляет использование биостимуляторов и нанопорошков, которые могут существенно повысить урожайность семян различных культур при проведении мероприятий в критические для растения периоды жизни.

Арсенал предлагаемых биопрепаратов, стимуляторов роста, микроэлементов сейчас насчитывает десятки названий, которые можно легко применить на той или иной культуре.

В текущем году решили испытать следующие препараты: биотроф и мульти-лен – белорусские препараты, нутривант – комплексное удобрение, содержащее макро – и микроудобрения.

В прошедшем году изучали действие наноформ микроэлементов и их влияние на рост и развитие льна-долгунца, урожайность льноволокна и семян. Наноформы веществ существенно отличаются от макрочастиц своими размерами и физико-химическими свойствами (Павлов, Фолманис, 1999). Среди перспективных направлений использования наноформ различных веществ особого внимания заслуживают медицина и сельское хозяйство.

Наноформы металлов имеют размеры менее 100 нанометров. Для того, чтобы достигнуть таких размеров нанофомы подвергаются активации путем воздействия ультразвукового облучения. Нанопорошки металлов после такого воздействия представляют собой ультрадисперсные формы металлов. О.П. Поляков, В.Н. Селиванов, Е.В. Зорин (2000) установили, что ультрадисперсные порошки металлов (УДПМ) активно участвуют в протекании физиологических и биологических процессов, обладают высокой диффузной подвижностью частиц, экологически безопасны, высокоэффективны и экономически выгодны.

УДПМ способны воздействовать на углеводный, азотный обмен, минеральное питание, фотосинтез, синтез аминокислот, темпы роста и развития, устойчивость к неблагоприятным условиям среды, урожайность и качество сельскохозяйственных культур.

Механизм действия УДПМ на развитие растений связан с высокой диффузной способностью. Он проникает в микропоры оболочек, взаимодействуя с жидкой средой. Удерживаемый в порах металл постепенно растворяется, и обеспечивает формирующееся растение необходимыми для его жизнедеятельности ферментами. Ю.В. Алексеев (1994) утверждает, что поверхность дисперсионных систем предопределяет высокую реакционную и каталитическую активность по отношению к биосистемам, в частности, к клеткам и тканям растений. В своих исследованиях А.П. Райков (1997) показал, что теоретическим объяснением механизма действия ультрадисперсных порошков металлов на процессы роста растений является разрушение металлизированной пленки покрывающей семена, в результате чего при прорастании частицы металлов вступают в реакцию с различными химическими элементами.

Взаимодействие с семенами УДПМ происходит путем смачивания семян эмульсией или суспензией. Перевод металлов и их окислов в ультрадисперсную форму осуществляется различными способами. Чаще всего их получают методом ультрадисперсного испарения в вакууме. Однако из-за высокой степени дисперсности наноформы неустойчивы и поэтому нуждаются в активации перед применением. Для нанопорошков металлов, используемых для обработки семян формой, является активированная ультразвуком суспензия, которую желательно использовать сразу после приготовления, так как в них образуются обратимые коагуляционные структуры, обладающие способностью к тиксотропии, пептизации и синерезису (Зонтаг, Штренге, 1973).

Ультрадисперсные порошки металлов используют в сельскохозяйственной отрасли уже около 15 лет. Результаты исследований показывают, что использование ультрадисперсных порошков металлов позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 25% (Коваленко, Фолманис, Вавилов и др. 1994; Фолманис, Игнатьев, Алымов, и др. 1998; Селиванов, Зорин, Полякова и др., 2001; Сармосова, 2002)

В работах Степанова установлено, что наблюдается ускорение прорастания клубней картофеля и луковиц на три дня при предпосевной обработки ультрадисперсным порошком железа и меди в различных дозах. Железо в форме нанопорошкав дозе 0,03 г/га легко адсорбируется на подготовленных к посеву семенах, активизируя ферментативную активность, что повышает всхожесть семян, повышает устойчивость кукурузы к неблагоприятным условиям среды и повышает урожайность фитомассы от 15 до 29% (Чурилов и др., 2010).

Изучение влияния нанопорошка железа на рост, развитие и продуктивность различных культур показало, что урожайность зерновых повышается в среднем на 15%, зеленой массы растений — на 25%, клубнеплодов — на 30%. При этом увеличивается содержание клейковины в зерне, содержание масла в семенах подсолнечника и содержание незаменимых аминокислот в листостебельной массе кукурузы.

Предпосевная обработка семян УДП железа кукурузы, позволили не только увеличить урожайность на 25%, но и резко повысила долю незаменимых аминокислот в сыром протеине (Фолманис, Игнатьев, Алымов, 1995). Расход нанопрепарата незначителен и составляет около 3 г на 1 т семян (Горбачев А, 2001; Зорин , 2000).

В опытах М.М. Сушилиной (2003), предпосевная обработка семян рапса УДП железа увеличила урожайность зеленной массы рапса на 30,9%, содержание аскорбиновой кислоты на 31,4%.

При обработке семян огурцов УДП железа с размером частиц 20 нмвразличных агроклиматических условиях наблюдался биостимулирующий эффект (Коваленко, Фолманис, 1996).

Исследования Е.К. Еськова, Г.И. Чурилова, М.Д. Еськовой (2012) показали, что предпосевная обработка семян кукурузы нанопорошком железа ускорила рост и повысила фотосинтетическую активность растений, что привело к увеличению урожайности листостебельной и зерновой массы.

В своих опытах А.Д. Прудников, А.Г. Прудникова, А.Ю. Коржов (2013) установили, что предпосевная обработка семян клевера лугового нанопорошком железа повысила урожайность сена 17,5%. При этом повысилась конкурентоспособность клевера в агроценозе, благодаря чему количество сорняков снизилось в 2,7 – 2,8 раза.

В работах А.Н. Сармосовой (2002) показано, что применение УДП железа и меди увеличивало площадь листовой поверхности капусты. В то же время обработка семян капусты УДП кобальта снизила как всхожесть, так и энергию прорастания, на 1,3% и 3,3% соответственно. В своих исследованиях она установила, что стимулирующий эффект от предпосевной обработки семян УДПМ зависит от концентрации (дозы) препарата. Так, например, эффективно повышает прорастание семян УДП железа в дозе 5 мг на гектарную норму семян, УДП меди – 35 мг/кг, а УДП кобальта не показал хорошего результата по сравнению с контролем во всех дозах.

Исследования О.П.Поляковой, В.Н. Селиванова, Е.В. Зорина (2000) показали, что предпосевная обработка семян УДПМ железа и меди влияет на развитие корневой системы и водоудерживающею способность. Так, предпосевная обработка УДП железа в концентрации – 0,004% и УДП меди – 0,001% семенного материала картофеля увеличивали мощность корневой системы и достоверно повышали урожайность картофеля.

Ю.И. Федоренко (2008) в своих исследованиях наблюдает повышение урожайности зерновых от применения нанопорошка железа на 15%, корнеплодов на 30%.

Предпосевная обработкасемена ярового рапса УДП железа и меди в опытах М.М. Сушилиной (2004) способствовала повышению энергии прорастания на 8-9%.

Применение УДПМ дало положительный результат в разных климатических зона и почвах. Исследования проводились в Московской, Калужской, Челябинской, Белгородской, Смоленской, Брянской, Курганской областях, Ставропольском и Краснодарском краях, в Белоруссии, Украине, Латвии, Армении, Киргизии и Узбекистане.

Из отечественной и зарубежной литературы известно, что УДПМ повышают продуктивность и устойчивость к неблагоприятным условиям среды у растений. Они позволяют повысить качество продукции и его безопасность, улучшить качество посевного материала, повысить устойчивость к вредителям, сократить затраты на возделывание культурных растений и получить безопасную и экологически чистую продукцию.

Среди многочисленных ультрадисперсных порошков металлов широко используют железо, цинк, кобальт.

Использование наноформ металлов и других препаратов позволяет в 10-100 раз снизить расход применяемых микроудобрений и биологически активных веществ, что представляет несомненный интерес как с экономической, та и экологической точки зрения. Однако широкое использование наноформ различных необходимых растению веществ сдерживается недостаточным количеством знаний об общем механизме действия наноформ на живые организмы и метаболитические процессы в клетке. Этот вопрос требует серьезных фундаментальных исследований.

В качестве одной из гипотез более эффективного действия наноформ металлов по сравнению с использованием микроэлементов можно предположить, что мелкодисперсные частицы металлов не имеют заряда, в виде которых поступают в растение катионы и анионы макро- и микроэлементов. Для поступления в клетку катион или анион должен преодолеть мембранную структуру, которая имеет различный заряд на своей поверхности. Для катионов обычно необходимо преодолевать так называемый «протонный барьер», т.е. на его поступление должна затрачиваться определенная энергия. В отличие от катионов наночастица не заряжена, поэтому ей проще проникать в клетки и встраиваться в ферментные системы организмов.

Отсутствие теории, объясняющей механизм действия наноформ веществ, приводит к необходимости экспериментальным путем выявлять эффективные дозы и препараты для каждого вида, а в современных условиях – для каждого сорта сельскохозяйственной культуры.

Работы по изучению наноформ железа, кобальта и оксида цинка проводятся в Смоленской ГСХА. Получены обнадеживающие результаты, которые приведены далее.

В опыте возделывали сорт льна-долгунца С-108. Выведен на Смоленской ГОСХОС им. Энгельгардта, высокоурожайный по волокну (до 33,4 ц/га) и семенам (8-10 ц/га). Волокно обладает хорошими прядильными свойствами, устойчив к многим заболеваниям, голубоцветный.

Определение полевой всхожести льна-долгунца показало, что этот показатель изменяется по вариантам: от 83-92% в вариантах со смачиванием посевного материала водно-дисперсными суспензиями металлов, до 91-93% — при смачивании 0,05% водным раствором микроэлементов, что больше контроля на 11,6-21,4% (табл.26).

Таблица 26. Полевая всхожесть и выживаемость растений льна-долгунца, сорт С-108, 2019 год

По сравнению с аналогичными вариантами нанопрепаратов, полевая всхожесть в вариантах с обработкой семян водным раствором микроэлементов существенно повышалась: в варианте CoSO₄ полевая всхожесть была выше, чем в варианте Со нано на 9,0%; ZnSO₄ выше ZnO нано на 8,2%; Fe₂(SO4)₃ выше Fе нано на 1,6%.

Густота стояния растений и их количество перед уборкой в вариантах с использованиям микроэлементов также была выше, чем при использовании нанопрепаратов. Выживаемость растений составила 67-95%.

Анализ структуры урожая льна-долгунца в опыте показал незначительное варьирование показателей по вариантам опыта. Высота растений изменялась по вариантам от 80,7 до 97,8 см, что значительно выше контроля. Техническая длина растений изменялась от 64 до 70,7см (табл.28).

Средний диаметр стебля в основном составлял 0,09 см (ZnО и ZnSO₄); 0,11см (Fe и Fe₂(SO4)₃) и был выше в контрольном варианте и Со нано.

Количество коробочек на 1 растении изменялось в пределах 3,7-6,7 шт. (в среднем 5 шт). Аналогично варьировала масса семян с 1 растения (от 0,06 г до 0,14 г) и масса семян с 1м². Наибольшая масса семян с 1м² получена в варианте Со нано – 57,6 г/м², в варианте Fe нано – 50,6 г/м², ZnО – 45,6 г/м².

Таблица 27. Влияние нанопрепаратов и микроэлементов на структуру урожая льна-долгунца, 2019 год

Масса 1000 семян в 2019 году не превышала 3,8-4,8 г. Наибольшей она оказалась в вариантах CoSO4 и ZnSO₄ (4,8 г).

Следовательно, изучаемые агроприемы существенно влияют на продуктивность волокна и семян льна-долгунца.

Анализ урожайности льнопродукции показал неоднозначное влияние нанопрепаратов и микроэлементов на показатели продуктивности (табл.28).

На урожайность льносоломы значительное влияние оказали нанопрепараты цинка и железа. Прибавка к контролю составила 25-27%. Микроэлементы этих же металлов ZnSO₄ и Fe₂(SO4)₃ способствовали значительно большему росту урожайности льносоломы – на 54-39% соответственно по сравнению с контролем.

Урожайность льнотресты изменялась аналогичным образом: от обработки посевного материала нанопрепаратами цинка и железа количество тресты возрастало на 36-38% по сравнению с контролем, а от обработки микроэлементами соответственно на 82-61%.

Таблица 28. Урожайность льнопродукции сорта С-108 в 2019 году, т/га

Самым важным показателем продуктивности льна-долгунца является урожайность и выход волокна. Следует отметить, что урожайность волокна составила 0,95 т/га (контроль) – 2,02 т/га в варианте ZnSO₄. Наибольшая прибавка урожая — 61-65% к контролю получена при внесении нано цинка и нано железа, а также от микроэлементов: 69,5% от СoSO₄; 112,6% от ZnSO₄ и 84,2% от Fe₂(SO4)₃. Следовательно, на урожайность волокна большее влияние оказывает обработка посевного материала микроэлементами.

Что касается урожайности льносемян, то в 2019 году вследствие высокой влажности и полегания, а также повторного цветения она составила 0,31 (контроль) – 0,58 т/га (Со нано). Значительно выше наблюдалась урожайность семян в вариантах с обработкой посевного материала водно-дисперсными суспензиями нанопрепаратов: на 87% от обработки Со нано; на 48% от ZnO нано и на 64,5% от Fe нано по сравнению с контролем.

Действие микроэлементов обеспечивала меньшую почти в 2 раза прибавку урожая льносемян.

Проведенные исследования позволяют заключить, что обработка посевного материала льна-долгунца микроэлементами кобальта, цинка и железа способствует повышению урожайности тресты и волокна, а обработка водно-дисперсными суспензиями нанопрепаратов этих же металлов повышает продуктивность льносемян, что необходимо использовать в технологиях возделывания льна-долгунца.

Анализ урожайности льноволокна приведен в таблице 29.

Урожайность льноволокна увеличивалась по сравнению с контролем во всех вариантах. Наиболее высокая прибавка урожая волокна отмечена в вариантах ZnО и Fe – 0,62-0,58 т/га (65-61%) и во всех изучаемых вариантах микроэлементов – 0,66-1,07 т/га (69,5-112,6%). От действия ZnSO₄ урожайность волокна возросла более чем в 2 раза. Эффективность микроэлементов была выше нанопорошков (14,4-28,7% соответственно).

Таблица 29. Анализ урожайности льноволокна сорта С-108 в 2019 г

Следует отметить также действие нанопрепаратов и микроэлементов на выход волокна. По сравнению с контролем (23,8%) выход волокна увеличился на 4-6%, за исключением Fe и Fe₂(SO4)₃ – на 3,9-3,3%.

Ценность культуры льна-долгунца состоит в том, что он дает два вида продукции – волокно и семена, имеющие важное народнохозяйственное значение.

Погодные условия не благоприятствовали формированию высоких урожаев семян. Продолжительная засуха в начале роста и развития льна-долгунца привели частично ко второму цветению и невысокой массе 1000 семян в коробочках. Все эти факторы не позволили льну сформировать высокий урожай семян (табл.30).

Таблица 30. Анализ урожайности льносемян сорта С-108 в 2019г.

Однако нанопрепараты и микроэлементы оказали заметное воздействие на семенную продуктивность льна-долгунца. Самая высокая урожайность семян получена при обработке семян нанокобальтом. Действительно, этот микроэлемент увеличил урожайность семян на 87,1% больше, чем при обработке льна-долгунца водой. Кобальт в виде микроэлемента обеспечил прибавку урожая на 35,5% больше, чем в контрольном варианте.

Обработка посевного материала наножелезом позволили получить второй результат, обеспечив прибавку урожая семян на 64,5%. Следом шел вариант обработки семян нанооксидом цинка. Прибавка урожая семян равнялась 48,4%.

Следует подчеркнуть, что обработка нанопрепаратами оказалась более выгодным приемом по сравнению с обработкой микроэлементами в плане обеспечения урожайности семян.

Проведенные исследования позволяют сделать заключение:

-обработка посевного материала льна-долгунца микроэлементами CoSO₄, ZnSO₄ и Fe₂(SO4)₃способствует повышению урожайности тресты и волокна;

-обработка семян льна-долгунца водно-дисперсными 0,05% суспензиями нанопрепаратов повышает продуктивность льнотресты, что необходимо использовать в технологиях возделывания льна-долгунца.

В 2020 году в опыте изучали лен сорта С-108 при использовании нанапорошков оксида цинка, кобальта и железа. Одновременно изучали применение микроэлементов: бора, молибдена, цинка при их использовании для обработки семян. В фазу бутонизации изучали действие некорневой подкормки удобрением нутривант.

Опыт проводился по следующей схеме:

Фактор А – удобрения:

I -N30P60K90

II- N30P60K90 + некорневая подкормка нутривантом

Фактор В – нанопорошки и микроэлементы

Обработка водой

Со-нано

ZnO – нано

Fe – нано

ГК – нано

ГК + нанопрепараты

CoSO₄

ZnSO₄

Fe₂(SO4)₃

ГК+ микроэлементы

Микроэлеменнты и нанопорошки оказали заметное действие на развитие льна-долгунца. Заметно изменились густота стояния растений, а также их высота (табл.31).

Все это привело к формированию урожая, существенно отличающегося от предыдущих лет. Длительный период засухи, захвативший большую часть мая и почти весь июнь, заметно ухудшил условия для формирования урожая семян в текущем году.

Подкормка удобрением Нутривант в дозе 1,5 кг/га в фазу активного роста оказало большее воздействие на урожайность соломы льна-долгунца и на урожайность льносемян.

Урожайность семян в текущем году была невысокой в результате неблагоприятных условий для цветения, хотя семена в 2019 году были крупные, крупнее 5 г.

Таблица 31. Урожайность семян льна-долгунца в 2020 году (т/га)

В текущих неблагоприятных для льна-долгунца условиях прибавку обеспечило применение неконевой подкормки нутривантом. Именно нутривант обеспечил прибавку урожайности семян, равную 37,9% или 122 кг с 1 га (табл.32).

Совместное применение удобрений в подкормку с обработкой семян нанопорошками эффекта не дало.

Также была низкой и эффективность микроудобрений.

Следовательно, при засухе в начале вегетации более оправданным оказалось применять нутривант, который пополнил внесенные ранее питательные вещества и дал ощутимую прибавку урожайности семян льна-долгунца.

Итак, в семеноводстве льна-долгунца важно учитывать погодные условия текущего года и в зависимости от потребностей культуры использовать биопрепараты и микроудобрения.

Таблица 32. Урожайность льносемян под влиянием нанопрепаратов, микроэлементов и удобрений

При неблагоприятном начале вегетационного периода, вызванного пониженными температурами в начале вегетационного периода, приведшими к замедлению темпов начального роста, важно провести подкормку в фазу елочки препаратом Биотроф или Мульти-лен и удобрением Нутривант в дозе 1,5-3 кг/га. Подкормка биопрепаратами усилит ростовые процессы льна-долгунца и на 5-35% улучшит условия для формирования урожая семян.

Некорневая подкормка удобрением Нутривант улучшит условия для образования семян у растений льна-долгунца, будет способствовать увеличению 1000 семян и повысит посевные качества семян.

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА

Как верно заметил академик В.И. Эдельштейн: «Агротехника (технология) без биологии слепа, без механизации мертва, но все решает неумолимая экономика». По этой причине все экспериментально полученные данные что-нибудь стоят, если они экономически оправданы. В основе наших экономических расчётов лежали технологические карты выращивания и уборки льна-долгунца, некоторые из которых представлены в приложении.

В таблице 33 указана стоимость некоторых расходных материалов, использованная для расчётов.

Таблица 33. Стоимость расходных материалов, руб. (2020)

Изучение сортов льна-долгунца позволило установить наиболее пригодные для условий Смоленской области. Производственные затраты на выращивание льна мало зависели от сортовой специфики и колебались в пределах 41-43 тыс. руб./га (табл. 34).

Таблица 34. Экономическая эффективность возделывания сортов
льна-долгунца

Раннеспелый сорт Лидер обеспечивал чистый доход с гектара
26 тыс. руб. и уровень рентабельности до 64%. Сорта Грант и Феникс благодаря более высокой потенциальной урожайности семян и волокна обеспечивали повышение значений указанных показателей в 1,5-2 раза. В целом, следует признать сорта Грант и Феникс сортами нового поколения.

Полученные данные по суммарным затратам на возделывание льна-долгунца при разных нормах высева свидетельствуют о том, что их значение составляет около 40±3-4 тыс. рублей на гектар (табл. 35).

Использование раннеспелого сорта льна-долгунца Лидер обеспечивает уровень рентабельности 5-48%.

Наибольшая урожайность семян, а, следовательно, и их стоимость получена при норме высева 18 млн. – 43 тыс./га руб. При этом уровень рентабельности составил 46%.

Наибольшую стоимость тресты обеспечил высев 26 млн. всхожих семян/га семян – 31 тыс./га рублей при рентабельности 40%. Но самый высокий уровень рентабельности – 48% обеспечил посев льна нормой
22 млн. всхожих семян/га. Именно этот вариант следует считать оптимальным при выращивании льна-долгунца на двойную продукцию.

В сравнении с Лидером, Грант является сортом нового поколения. Хотя затраты на возделывание льна при его использовании остались примерно такими же, но благодаря более высокой урожайности льнопродукции он обеспечил принципиально иной уровень чистого дохода – 32-43 тыс. руб./га и уровень рентабельности 85-101%.

В отличие от Лидера, у которого кривая уровня рентабельности имеет 3 пика, у сорта Грант отмечено 2 вершины: при норме высева 16 млн. – при максимальной стоимости семян, а также при 26 млн. – при наибольшей стоимости тресты. По этой причине этот сорт целесообразно возделывать или на семена, или на тресту. Применение распространённой в настоящее время нормы 20 млн., направленной на получение двойной продукции, не позволяет получить максимально возможный уровень рентабельности, но при этом полученный находится на высоком уровне – 93%.

Всё, что было сказано про сорт Грант, относится только в ещё большей степени к сорту Феникс. Благодаря своей потенциальной урожайности волокна более 2 т/га и семян до 1,3 т/га, использование данного сорта обеспечивает чистый доход в пределах 36-51 тыс. руб./га и уровень рентабельности производства льнопродукции 92-120%.

Таблица 35. Влияние норм высева семян на экономическую эффективность выращивания льна-долгунца

Наибольшее значение последнего показателя отмечено при норме высеве 20 млн. всхожих семян/га. Максимальные урожаи тресты обеспечивала норма высева семян 24 млн. всхожих семян/га.

Использование дробного внесения азотных удобрений при их общей дозе 45-65 кг/га д.в. повышает уровень рентабельности возделывания сорта Лидер практически в 2 раза (табл. 36).

Установлено, что для сорта Грант не зависимо от нормы высева семян, общая доза азота должна быть не менее 60 кг/га д.в. При этом часть азота следует вносить в подкормку в фазе ёлочки. Этот приём повышает рентабельность производства льнопродукции до 116%.

Таблица 36. Экономическая эффективность дробного внесения азотных удобрений при выращивании льна-долгунца при разных нормах высева

При возделывании льна-долгунца сорта Феникс на волокно общая доза азота не должна превышать 45 кг/га, но и её следует использовать в два срока: до посева и в подкормку равными долями. Более высокие дозы азота снижают уровень рентабельности на 7%.

При выращивании сорта льна-долгунца Феникс на семена оптимальным количеством является N65, причём подкормка показала свою эффективность, повысив рентабельность до 131%.

Изучение влияния микроэлементов на эффективность выращивания льна-долгунца показало что, обработка семян сульфатом железа повышала урожайность тресты и волокна; и хотя при этом несколько возросли производственные затраты, одновременно повысился уровень рентабельности – на 7-13% (табл. 37).

Таблица 37. Влияние микроэлементов на эффективность выращивания льна-долгунца сорта Феникс (2020)

Использование для обработки семян оксида цинка и железа в форме нанопрепаратов способствовало повышению их эффективности, повысив рентабельность выращивания льна-долгунца по сравнению с контролем на 8-13%.

При желании получить урожайность волокна не менее 1,5 т/га и семян не менее 1,0 т/га следует сочетать обработку семян и некорневую подкормку микроэлементами. Для последней можно применять современные комплексные удобрения. Изучение их эффективности на посевах льна-долгунца показало, что применение некорневой подкормки в составе баковой смеси во время фазы ёлочки удобрением нутривант универсальный за счёт возрастания стоимости продукции на треть, несмотря на незначительное повышение производственных затрат, вызывает увеличение уровня рентабельности выращивания льна в 1,6-2 раза (табл. 38).

Примерно такие же результаты получены на сортах Лидер и Грант при использовании во время вегетации растений льна комплексного удобрения Экогум. Это удобрение кроме макро- и микроэлементов содержит гуминовые вещества, поэтому его также можно считать в некоторой степени биопрепаратом.

Таблица 38. Эффективность некорневой подкормки комплексными удобрениями посевов льна-долгунца сорта Феникс (2020)

Использование для обработки семян, а также для некорневой подкормки растений в фазу ёлочка-начало быстрого роста биологических препаратов – регуляторов роста Мивал-Агро, Рибав-Экстра способствует повышению экономической эффективности возделывания сортов льна-долгунца Грант и Феникс в 1,5-2 раза (табл. 39).

Таблица 39. Эффективность использования биопрепаратов на посевах льна-долгунца (2020)

Производственные затраты при применении регуляторов роста повышаются незначительно – на 2-5%. В тоже время благодаря росту урожайности как тресты так и семян чистый доход возрастает в два раза. Оба изучаемых препарата показали примерно равную эффективность.

Аналогичные результаты получены при использовании на посевах льна-долгунца регулятора роста Экосила.

5 СИСТЕМА, СХЕМА И ОРГАНИЗАЦИЯ СЕМЕНОВОДСТВА ЛЬНА-ДОЛГУНЦА В УСЛОВИЯХ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Развитие отрасли льноводства определяется его важнейшим ресурсом – системой семеноводства, играющей важную роль в обеспечении конкурентных преимуществ сельскохозяйственной продукции на рынке продовольствия.

В связи с вступлением России во Всемирную торговую организацию (ВТО) перед семеноводством встали сложные задачи, с которыми можно успешно справиться лишь на основе высокого научно-технического обеспечения льноводства, которое во многом будет определяться не только уровнем развития экономики региона, но и вложением государственных и частных инвестиции.

В то же время низкая покупательная способность сельскохозяйственных предприятий, с одной стороны, и невозможность в полной мере реализации семян элиты научно-исследовательскими учреждениями, с другой стороны, приводит к несоблюдению научнообоснованных норм и сроков сортообновления. А доля прибавки урожая за счет современного сортообновления и сортосмены составляет более 47%.

Объемы высеваемых некондиционных семян по льну-долгунцу в Российской Федерации составляют более 14-15%, в тоже время семена – самый низкозатратный и эффективный фактор стабилизации и повышения качества продукции, урожайности сельскохозяйственных культур.

Важнейшей составной частью сертификации семян является сортовая идентификация. Определение сортовых качеств семян сельскохозяйственных растений проводится посредством апробации (полевой инспекции) посевов грунтовой и лабораторной сортовой идентификации (статья 26 ФЗ «О семеноводстве»). Если апробация является в России издавна отработанным мероприятием, то введение грунтовой идентификации в практику сортовой идентификации относится к числу обязательных условий вступления России в Организацию экономического сотрудничества и развития (ОЕСD).

Грунтовой контроль, как один из важнейших элементов сертификации семян, требует серьезных усилий по его внедрению в систему сортового контроля.

В этой связи формирование организационно-экономических условий и мер по развитию системы семеноводства на качественно новом уровне является актуальным.

В основу организации семеноводства, как считал известный ученый П.И. Лисицын, «должны быть положены интересы народного хозяйства, поэтому сорт необходимо рассматривать как фактор повышения продуктивности сельского хозяйства, то есть. как средство производства».

Сорт – основа инноваций в современном земледелии. Вновь районированные сорта должны превосходить предыдущие по продуктивности, качеству, устойчивости к болезням и вредителям, быть хорошо приспособленными к почвенно-климатическим условиям региона. Новые сорта сельскохозяйственных культур создаются или выводятся физическим лицом или юридическим лицом (частными компаниями или государственными научно-исследовательскими учреждениями). Решение о включении того или иного сорта сельскохозяйственных культур в Государственный реестр селекционных достижений РФ и предложения о районировании нового сорта принимает ФГБУ «Государственная комиссия РФ по испытанию и охране селекционных достижений» (далее — Госсорткомиссия). Данное учреждение осуществляет единую политику в области правовой охраны селекционных достижений РФ, принимает к рассмотрению заявки на селекционные достижения, проводит по ним экспертизу и испытания, ведет Государственный реестр охраняемых селекционных достижений и Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к испытанию, выдает патенты и авторские свидетельства, публикует официальные сведения, касающиеся охраны селекционных достижений, издает правила и разъяснения по применению настоящего Закона, выполняет другие функции в соответствии с положением о нем, утвержденным Правительством РФ.

Селекционное достижение, на которое Госкомиссией выдан патент, регистрируется в Государственном реестре охраняемых селекционных достижений.

В статье 1431 ГК РФ установлены следующие критерии охраноспособности селекционного достижения: новизна, отличимость, однородность, стабильность.

Новизна. Сорт, порода считаются новыми, если на дату подачи заявки на выдачу патента семенной материал данного селекционного достижения не продавался и не передавался иным образом другим лицам селекционерам, его правоприемником или с их согласия для использования селекционного достижения на территории РФ ранее чем за один год до этой даты.

Отличимость. Селекционное достижение должно отличаться от любого другого общеизвестного селекционного достижения, существующего к моменту подачи заявки.

Однородность. Растения сорта должны быть достаточно однородны по своим признакам с учетом отдельных отклонений, которые могут иметь место в связи с особенностями размножения.

Стабильность. Селекционное достижение считается стабильным, если его основные признаки остаются неизменными после неоднократного размножения или в случае особого цикла размножения, в конце каждого цикла размножения.

Филиал ФГБУ «Госсорткомиссия» по Смоленской области осуществляет следующие виды деятельности:

организация и проведение государственных испытаний селекционных достижений на отличимость, однородность и стабильность;

организация и проведение государственных испытаний селекционных достижений на хозяйственную полезность;

обеспечение функционирования банка данных государственных испытаний по закрепленному региону, осуществление производственных и технологических испытаний сортов, демонстрационных посевов сортов сельскохозяйственных культур.

Структура филиала ФГБУ «Госсорткомиссия» по Смоленской области в настоящее время имеет пять госсортоучастков.

1. Смоленский кормовой (д. Ясная Поляна) – наибольший процент сортоопытов составляют кормовые культуры: горох, люпин, вика, рапс, кукуруза, тритикале; пропашные – картофель.

2. Руднянский (д. Шеровичи) – специализируется на испытании сортов озимых и яровых зерновых культур: пшеница, овес, тритикале, рожь, ячмень, рапс, горох; а также картофель и лен.

3. Починковский (г. Починок) – проводит испытание зерновых культур: пшеница, овес, ячмень, тритикале; крупяных – гречиха; кормовых: многолетние травы, кукуруза на зеленую массу, люпин, соя и технические – лен-долгунец.

4. Рославльский овощной (д. Сидорки) – проводят сортоиспытания картофеля и овощных культур: капуста белокачанная, морковь, свёкла столовая, лук репчатый, огурец, кабачок.

По результатам испытания филиал ежегодно составляет и представляет списки сортов, проводит областные агрономические совещания по сортовому составу сельскохозяйственных культур, семинары, выпускает информационную литературу.

Хозяйства любых форм собственности могут получить в филиале информацию о сортах различных сельскохозяйственных культур, обеспечивающих максимальный экономический эффект в производстве.

После того, как сорт выведен, одобрен и включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, можно приступать к его размножению. Порядок и сроки проведения сортосмены и сортообновления в хозяйствах области устанавливают согласно принятых положений, отраженных приказом «О семеноводстве».

Как правило, периодичность проведения сортосмены и сортоведения должно осуществляться раз в четыре-пять лет.

Рисунок 5. Схема семеноводческого процесса (исходный материал)

Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации

Оригинатор сорта (патентообладатель)

Лицензионный договор с патентообладателем по охраняемым сортам

Производители

семян элиты

Производители репродукционных семян

Число поколений

Орган управления сельским хозяйством субъекта РФ

Рисунок 6. Схема отношений участников системы семеноводства

5.1. Сортовые ресурсы льна-долгунца по Смоленской области

В таблице представлен список сортов и гибридов льна-долгунца, рекомендованных на территории Смоленской области на 2020 год.

Таблица 40. Сорта и гибриды льна-долгунца, рекомендованных на территории Смоленской области на 2020 год

Все указанные в таблице сорта льна-долгунца включены в Госреестр по Центральному региону, испытаны на территории области в филиале Госсорткомиссии на госсортоучастках и рекомендованы для возделывания в Смоленской области. На выращенные семена выдается сертификат, удостоверяющий их сортовую принадлежность, происхождение и качество.

Нахождение сорта в Государственном реестре дает право размножать и, при соблюдении карантинных требований, ввозить и реализовывать семенной материал на территории региона.

Сорта льна-долгунца обладают: коротким вегетационным периодом, раннеспелостью, высокой урожайностью соломы и льносемян, средней и высокой длиной стебля, ранним временем начала цветения, содержанием волокна от 25 до 38%, высоким выходом длинного волокна, устойчивостью к полеганию и заболеваниям, хорошими прядильными свойствами волокна.

Все вышеуказанные сорта возделываются в льноводческих хозяйствах, в том числе и семеноводческих, перечень которых ежегодно утверждается приказом начальника департамента сельского хозяйства и продовольствия.

Список семеноводческих хозяйств по льну-долгунцу включает следующие хозяйства:

ООО «Колхоз «Андрейковский» Вяземский р-н,

ООО «Колхоз «Новосельский» Вяземский р-н,

ОАО «Ярцевский Льнозавод» Ярцевский р-н,

СПК КХ «Восток» Гагаринский р-н,

СПК «Извеково» Новодугинский р-н,

ИП Гаврилов В.В Краснинский р-н,

ИП Беляков А.А Краснинский р-н,

СПК «Успех» Рославльский р-н,

ИП Дюбанова Г.В. Рославльский р-н,

ИП Борисова Л.С. Рославльский р-н,

ООО «Весна» Руднянский р-н,

ООО «Удача» Угранский р-н,

КФХ «Дроново» Угранский р-н,

ИП Сальников В.П. Ярцевский р-н.

Группа производителей льноволокна

ОАО «Ярцевский Льнозавод» г. Ярцево

СППК «Льняная Долина» Вяземский р-н

ОАО «Рославльлен» г. Рославль

ООО «Лён» Гагаринский р-н

Производители готовой продукции

ООО «Вяземский льнокомбинат» г. Вязьма

ООО «Большая Костромская Льняная Мануфактура» Костромская область

ООО «Ивановская текстильная компания» г. Иваново

Однако, указанные предприятия не способны полностью сформировать банк семян.

5.2 Посевные качества элитных и репродукционных семян

Система семеноводства сельскохозяйственных растений в РФ представляет собой совокупность функционально взаимосвязанных физических и юридических лиц, осуществляющих деятельность по производству оригинальных, элитных и репродуктивных семян.

Федеральный закон «О семеноводстве» от 17.12.1997 г. №149-ФЗ (c изменениями) устанавливает правовую основу деятельности по производству, заготовке, обработке, хранению, реализации, транспотрировке и использованию семян растений, а так же по организации и проведению сортового и семенного контроля.

Качество семенного материала является сферой взаимных интересов: патентообладателей на сорта растений, производителей и потребителей семенного материала.

Физическое лицо

КФХ, СПУ, ОАО и др.

Оригинаторы сорта (создание или выведение сорта)

НИУ

Производство элитных семян

Семеноводческие хозяйства

ВУЗы

Репродукционные семена

Рисунок 7. Функциональная система семеноводства сельскохозяйственных культур в Смоленской области

В зависимости от этапа производства сортов сельскохозяйственных растений определяются следующие категории семян сельскохозяйственных растений: оригинальные; элитные (семена элиты); репродукционные (семена первой и последующих репродукций, также гибридные семена первого поколения).

Методы производства семян соответствующих категорий устанавливает Министерство сельского хозяйства РФ.

Оригинальными семенами являются семена сельскохозяйственных растениц, произведенные оригинатором сорта сельскохозяйственного растения или уполномоченным им лицом.

Элитными семенами (семенами элиты) являются семена сельскохозяйственного растения, которые получены от оригинальных семян и соответствуют требованиям нормативных документов в области семеноводства, утверждаемых в порядке, установленном Правительством РФ. Число поколений элитных семян (семян элиты) определяет оригинатор сорта сельскохозяйственного растения.

Элитные семена (семена элиты) используются для производства репродукционных семян.

Репродукционными семенами (РС1,2….n и РСm) являются семена сельскохозяйственных растений последующих после элитных семян поколений.

В настоящее время в Смоленской области установлено ограничение числа поколений репродуктивных семян по льну-долгунцу – III репродукция.

5.3 Требования, предъявляемые к качеству семенного материала льна-долгунца

Сортовые и посевные качества семян льна-долгунца должны соответствовать требованиям, установленные в таблице 41.

Влажность семян всех категорий должна быть не более 12%.

Таблица 41. Сортовые и посевные качества семян льна-долгунца

5.3.1. Упаковка семенного материала льна-долгунца

ОС, ЭС, РС1 семена, предназначенные для реализации на семенные цели, подлежат упаковке. Допускается упаковка подготовленных семян непосредственно перед реализацией.

Семена упаковывают в тканевые по ГОСТ 30090 или бумажные мешки марки НМ или БМ по ГОСТ 2226, наветы и другие типы контейнеров массой нетто не более 50 кг.

Протравленные семена упаковывают в четырехслойные бумажные мешки по ГОСТ 2226.

Каждый затаренный мешок должен быть зашит, пакет заклеен, контейнер плотно закрыт и иметь внутреннюю или наружную этикетки (ярлыки): для ОС – фиолетового цвета, ЭС – белого, РС1 – голубого, РС2 и последующих поколений – красного, для смеси семян – зеленого.

Семена, предназначенные для использования в своем хозяйстве, допускается не упаковывать.

5.3.2. Маркировка семян льна-долгунца

На наружную этикетку наносят следующую информацию:

-культура;

-сорт (популяция, линия, гибрид, родительская форма);

-категория (для РС – поколения);

-год урожая;

-номер партии (контрольной единицы);

-номер фракции (для калиброванных семян);

-масса упаковочной единицы, нетто;

-состав смеси семян в процентах (только для партий «смесь семян»);

-происхождение семян;

-наименование протравителя и пленкообразующего вещества;

-номер документов на семена;

-обозначение настоящего стандарта;

-дата упаковки семян.

Указанная информация может быть нанесена непосредственно на упаковке (мешке, контейнере и т.п.) несмываемой краской или иным способом. В этом случае внутреннюю этикетку не вкладывают. На внутренней этикетке, вкладываемой в упаковку, допускается указывать только наименование культуры, сорт и номер партии.

На каждую упаковку с протравленными семенами наносят предупредительную надпись: «Протравлено. Ядовито!».

Транспортная маркировка – по ГОСТ 14192.

5.4 Планирование семеноводства

Семеноводство решает две основные связанные между собой задачи: сортосмену и сортообновление. В идеальном варианте при плановом внедрении новых сортов в производство соортообновления быть не должно, создание нового сорта происходит в период, в течение которого ухудшение сортовых качеств и урожайных свойств старого сорта достигает экономической значимости. Однако на практике постоянная сортосмена (через 4- 5 лет) пока невозможна по нескольким причинам. Во-первых, чрезвычайно трудно при современном уровне развития селекции обеспечить необходимую периодичность в создании новых сортов. Во-вторых, успехи селекции скачкообразны, пример тому – выведение сортов озимой пшеницы Безосая 1 и Мироновская 808, картофеля Лорх, сахарной свёклы Рамонская 06 и другие. Сорта такого типа находились или находятся в производстве в течение нескольких десятилетий. В-третьих, еще недостаточно используют потенциальные возможности современных сортов непосредственно в хозяйствах.

Для удобства определения площадей семенных посевов на разных этапах движения семян предлагается специальная формула расчетов. В общем виде формула выглядит следующим образом:

S0 = S1+S2+……+Sп+Sв ,

Где S0 — вся посевная площадь данной культуры, сорта; S1 — площадь посева I репродукции при условии поступления в хозяйства семян элиты; S2 — площадь посева II репродукции; Sп – площадь посева замыкающей репродукции, используемой на семенные цели; Sв — площадь выходной репродукции, используемой на товарные цели.

Для расчетов необходимо знать общую площадь посева (S0) культуры или сорта, урожай кондиционных семян с 1 га и нормы высева на разных этапах размножения семян. Чтобы рассчитать площадь семенных посевов в каждом поколении, надо ввести показатель (К), характеризующий долю семенного посева на каждом этапе размножения относительно постоянного члена – площади посева выходной репродукции, используемой на товарные цели Sв, тогда S1 = К1 Sв, S2 = К2 Sв, S3 = К3 Sв, Sп = Кп Sв.

С введением показателя К формула приобретает такой вид:

S0 = К1Sв+К2Sв+К3 Sв+…+КпSв+Sв.

Для расчета доли посева поколений относительно площади товарных посевов культуры и сорта необходимо знать планируемый урожай кондиционных семян с единицы площади и норму высева. На основании этих данных мы устанавливаем коэффициент размножения. Например, выходной репродукцией является IV, а коэффициент размножения на этом этапе равен 8. Следовательно, каждый гектар III репродукции может обеспечить семенами 8 га товарных посевов IV репродукции. Доля семенных посевов а3 составляет, таким образом, 1/8 или 0,125. Для обеспечения семенами посевов III репродукции при коэффициенте размножения 10 доля семенных посевов II репродукции а2 составит 0,1. Эту величину можно вычислить более простым путем, а именно: делением нормы высева (Р) на урожай кондиционных семян.(V). Так как в формуле имеется постоянный член – площадь товарных посевов, то долю посевов II репродукции надо выражать по отношению к этой площади т.е. а2 умножить на а3, или 0,125 на 0,1. В результате будет получен коэффициент К3, равный 0,0125. Аналогично производят расчеты и для более высоких репродукций.

Таким образом, Кп = ап:

К3 = а3.. ап; К2 = а2 а3…ап; К1 = а1а2а3…ап, где а1; а2; а3….. ап – доля семенных посевов по отношению к конкретному последующему звену размножения.

Формула приобретает такой вид:

S0 = (а1а2 а3…ап) Sв + (а2 а3…ап) Sв + (а3…ап) Sв+ апSв + Sв.

Если из научно-исследовательского учреждения, учхоза получены семена элиты, то (а1а2а3…ап) Sв, (а2 х а3 .х ап) Sв, (а3 .хап) S в – площади посевов I, II и III репродукций.

Согласно нашему условию, выходной репродукцией является V, ап есть а3 и а3 S в – площадь посева III репродукции – последнего звена в семенном размножении.

Для модели расчетов даны следующие исходные данные: общая площадь посева — 15 000 га. Выходной репродукцией, используемой на товарные цели, является V. Урожайность кондиционных семян — 1,5 т/га. Норма высева – 0,25 т/га. Коэффициент размножения равен 6, и доля семенных посевов (IV репродукция) составляет 0,167.

На предыдущем этапе размножения (III репродукция) коэффициент размножения составляет 7, и доля семенных посевов к последующему звену равна 0,143. На посевах II репродукции коэффициент размножения равен 8, и доля семенных посевов составляет 0,125.

Подставляя известные значения в формулу, получаем следующее:

15000 = (0,125 х. 0,133 х 0,143х 0,167) Sв + (0,133 х 0,143х0,167) Sв + (0,143х0,167) Sв + 0,167Sв+ Sв;

15000 = 0,0004 Sв + 0,00325Sв + 0,0239Sв + 0,167Sв+ Sв;

15000 = Sв (0,0004 + 0,0032 + 0,167 + 1,0);

15000 = 1,1945Sв;

Sв = 15000/1,1945=12558 га.

Таким образом, площадь посева на товарные цели (V репродукция) составляет 12558 га. Далее легко рассчитать площадь посева более высоких репродукций, используемых на семенные цели:

Репродукция Площадь, га

IV – 0,167*12558=2097 га

III — 0,0239*12558=300 га

II — 0,0032*12558=40 га

I — 0,0004*12558=5 га.

Для посева I репродукции при норме высева 0,25 т/га необходимо 1,25 т семян элиты. Общая площадь озимой пшеницы составляет 2442 га или 16,3 %.

Модельные расчеты с использованием приведенной выше формулы проводятся в целом по культуре. Общая площадь культуры в районе 3050 га. Последняя репродукция, используемая на товарные цели IV. Район ежегодно получает суперэлиту. Коэффициент размножения на посадках элиты и I репродукции равен 4 (доля семенных посадок относительно последующей репродукции – 0,25), на посадках II и III репродукций – 3 (0,333).

Подставляя исходные данные в формулу, получаем:

3050 = (0,25*0,25*0,333*0,333)Sв + (0,25*0,333*0,333)Sв + (0,333*0,333) Sв + 0,333Sв + Sв;

3050 = 0,0069Sв + 0,0277Sв + 0,111Sв+ 0,333Sв + Sв;

3050 = Sв(0,0069 + 0,0277 + 0,111 + 0,333 + 1);

3050 = 1,4786Sв;

Sв = 3050/1,4786 = 2063 га

Таким образом, площадь посадки на товарные цели (IV репродукция) составляет 2063 га. Используя этот показатель, рассчитаем площадь посадки более высоких репродукций:

III репродукция – 687 га;

II — 229 га;

I — 57 га;

Элита — 14 га.

Общая площадь семенных посадок составляет 987 га или 32,4 %.

Для обеспечения посадки элиты на площади 14 га району необходимо ежегодно завозить из научно-исследовательских учреждений 56 т суперэлиты (норма посадки – 4 т/га).

Такие расчеты можно проводить по любой культуре, сорту, при разных сроках сортообновления, различных формах организации семеноводства для целей внутрихозяйственного, районного, областного, республиканского планирования семеноводства.

Для модельных расчетов по проведению сортосмены любой культуры предлагается уравнение экспоненциальной функции:

Sn=S1*Y1Y2Y3…Yn-1/Hвn-1,

где Sn – возможная расчетная площадь посева в любом году; S1 – первоначальная площадь, занимаемая сортов в год его районирования или признания перспективным: У – урожай кондиционных семян с 1 га в данном году; Нв – норма высева.

В каждом хозяйстве должна быть шнуровая книга учета семян, которую ведет агроном-семеновод или главный агроном.

Книга состоит из двух разделов: I – «Посев и уборка урожая» и II – «Хранение и использование семян». По каждой культуре отводятся отдельные страницы. Запись ведут по этапам движения семян: после весеннего сева ,после передачи семян на хранение кладовщикам, в период хранения семян и после отпуска семян на посев.

Первый раздел книги заполняют на основании документов, получаемых от агрономов бригад или отделений и бригадиров. Правильность сведений они подтверждают подписью.

Второй раздел книги заполняют на основании документов, представляемых кладовщиками. Правильность данных они подтверждают своей подписью.

Все сведения о поступлении и расходе семян, убранной площади, количестве полученного урожая должны соответствовать данным бухгалтерского учета.

По каждому сорту сведения заносят отдельно.

Документация семян. Семена, полученные научно-исследовательскими учреждениями, учебно-опытными хозяйствами вузов и элитно-семеноводческими хозяйствами в питомниках первичных звеньев семеноводства, на посевах суперэлиты и элиты, именуются и документируются:

-семена отобранных лучших линий (колосьев, метелок) для закладки питомника проверки потомств 1-го года;

-семена, полученные из питомника проверки потомств 1-го года;

-семена, полученные из питомника проверки потомств 2-го года;

-семена, полученные из питомников маточной элиты 1-2 генерации;

-семена, полученные с участка, засеянного семенами маточной элиты, семена суперэлиты;

-семена, полученные с участка, засеянного семенами суперэлиты, семена элиты.

При закладке первичных звеньев необходимые данные по высеваемым семьям заносят в журнал «Посевная ведомость», а результат лабораторного анализа исходных растений и потомств – в Журнал оценки родоначальных растений и потомств.

На работы, проведенные в первичных звеньях семеноводства, составляют акт, в котором отражают все результаты от отбора родоначальных растений до производства семян в питомнике размножения 1-го года с указанием числа высеянных, забракованных и убранных семей, а также количества и качества выращенных семян.

Обобщенные результаты работ в первичных звеньях, а также работ, выполненных на последующих этапах производства семян элиты, включая технологию их выращивания, отражают в Журнале учета работ по производству семян элиты.

Рисунок 8. Расшифровка семян по их происхождению

Модель расчета площадей посева и объемов производства семян:

-отбор растений Q3=Q2K3;

-питомник проверки потомств 1-го года Q2=Q1K2;

-питомник проверки потомств 2-го года Q1=S1PK3/t;

-питомник маточной элиты 1-ой генерации S4=S1P/V;

-питомник маточной элиты 2-ой генерации S3=S2P/V;

-суперэлита S2=S1P/V;

-элита S1=N/V;

где N – план-заказ на производство семян элиты, т; S – площадь посева для производства семян, га; P – норма высева семян, т/га; t – продуктивность одной семьи (при расчетах выражают в т); V – выход семян с единицы площади, т/га; Q – необходимое число семей (растений); К – поправочный коэффициент.

Учреждение-оригинатор (НИИ). Селекция, первичное семеноводство льна (оригинальные семена) Руководство апробацией посевов

Элитно-семеноводческое производство (семенные заводы). Размножение льна от суперэлиты до элиты и 1 репродукции

Возделывание льна на волокно без получения семян в загущенных посевах с нормой высева семян 120 кг/га.

Рисунок 9. Схема продукционного семеноводства на семена и тресту

Лен-долгунец в связи со спецификой использования и биологическими особенностями имеет свою особую схему семеноводства и методику получения элитных семян. Семеноводческий процесс у льна-долгунца подразделяется на первичное и вторичное (репродукционное) семеноводство. Первый этап заканчивается выпуском маточной элиты 2-й генерации, а второй этап продолжается до третьей репродукции, которая используется для товарных посевов.

В первый год из элитных посевов отбирают несколько тысяч типичных для сорта маточных растений. На следующий год семена с каждого такого растения высевают по методу индивидуального отбора отдельными семьями (рядками) в питомнике размножения и проверки маточной элиты. Этот питомник является наиболее трудоемким и ответственным звеном оригинального семеноводства льна-долгунца. Здесь осуществляется испы­тание потомств отобранных исходных растений, позволяющее с наибольшей надежностью отобрать наиболее типичные для данного сорта семьи по высоте растений, количеству образовавшихся коробочек на растениях, содержанию волокна в стеблях и другим показателям. Посев проводится с помощью специальных посевных досок. Через каждые 20 семей засевают контрольный рядок семенами того же сорта маточной элиты второй генерации последнего года выпуска. При появлении всходов на полосы по­сева семей накладывают рамки с сеткой, которые по мере роста растений поднимают на стойках с целью предотвращения полегания изучаемых растений. В конце вегетации семена с наиболее типичных для сорта семей объединяют в партию маточной элиты. В связи с малым коэффициентом размножения исходную партию маточной элиты на четвертый и пятый годы размножают в питомниках маточной элиты первой и второй генерации (рис.7).

Рисунок 10. Схема семеноводства льна-долгунца

Этими питомниками заканчивается семеноводческая работа в научно-исследовательских учреждениях. Дальнейшая работа продолжается в экспериментальных базах и семхозах по льну под руководством меж­районных льносемстанций. На шестой год семена маточной элиты второй генерации высевают на участках суперэлиты. Полученные семена суперэлиты используются на следующий год для посева элиты. После­дующее семеноводство осуществляется в семхозах зоны деятельности льносемстанций, где из элиты последовательно выращивают семена первой, второй и третьей репродукции.

Таблица 42. Первичные питомники семеноводства

Для сортов с недостаточной выравненностью по отдельным признакам применяют более тщательную посемейную оценку потомств маточных растений. Селекционное учреждение — оригинатор детально анализирует сорт по семьям и дорабатывает его однородность.

Питомник отбора. Тщательный отбор типичных, лучших по общему виду, здоровых маточных растений имеет очень большое значение в создании новых более урожайных партий семян маточной элиты. В этом питомнике отбирают маточные, типичные для данного сорта растения. Для других целей его использовать не рекомендуется. Количество отбираемых маточных растений может колебаться от 2000 до 8000 шт. в зависимости от площади, которую предположительно будет занимать районированный сорт. Отбор маточных растений может проводиться ив элитных посевах сорта, тогда семьи подлежат браковке даже при обнаружении в них единичных растений, отличающихся по сортовым признакам.

Питомники размножения семян 1-го и 2-го года. В этих питомниках испытывают и размножают отобранные маточные растения. Среднюю пробу семян массой 5 г проверяют на сортовую однородность методом грунтового контроля. Остальные семена высевают в питомнике размножения 1 -го года.

На третий год в фунтовой контроль направляют пробу семян массой 50 г, а остальные семена высевают в питомнике размножения 2-го года.

Питомники маточной элиты 1-го и 2-го года. На четвертый год семена маточной элиты высевают в питомнике маточной элиты 1-го года. На пятый год полученные семена высевают в питомнике маточной элиты 2-го года В период цветения на посевах этих питомников проводят сортовые прочистки. Из посева удаляют все растения с нетипичной для сорта окраской цветков. Перед уборкой сортовую прочистку повторяют и удаляют низкорослые растения с увеличенным числом коробочек, а также слаборазвитые, сильно поврежденные болезнями и вредителями, нетипичные. После прочистки проводится апробация посевов. Сортовая однородность, кроме апробации, определяется методом грунтового контроля.

Научно-исследовательские учреждения должны производить семена маточной элиты 2-го года каждого сорта в количестве, которое зависит от зоны районирования и площади его последующего посева в хозяйствах области.

Вторичное семеноводство. Семена маточной элиты II генерации (2-го года) используют для производства семян суперэлиты, а последующие — для производства семян семеноводческой элиты.

Посевы суперэлиты и семеноводческой элиты размещают в лучших семеноводческих хозяйствах, входящих в зону льносемстанции. Всю агропроизводственную работу в элитных хозяйствах проводят агрономы этих хозяйств и агрономы соответствующих льносеменоводческих станций под общим научно-методическим руководством научно-исследовательских учреждений.

Таблица 43. Расчет семеноводческих площадей и потребности в семенном материале для 3х сортов льна-долгунца в оригинальном и элитном семеноводстве (рекомендации для обособленного подразделения ФГБНУ ФНЦ ЛК в г. Смоленске)

На посевах суперэлиты применяют все указанные для посевов ма­точной элиты мероприятия. Посев суперэлиты и семеноводческой элиты проводят при норме высева 35-45 кг/га. Для крупносемянных сортов норму высева обычно повышают на 15-25%. В целях ускоренного внедрения в производство новых наиболее перспективных сортов в элитных семеноводческих посевах допускаются пониженные до 25-40 кг/га нормы высева семян.

При сниженных нормах высева семян до 20-25 кг/га лучше применять широкорядный (однострочный) посев с междурядьями 45 см при условии проведения механизированной обработки междурядий.

Без расчета семеноводческих площадей и потребностей в семенном материале элитного семеноводства нельзя начать планирование площадей по возделыванию льна-долгунца в условиях Смоленской области.

На сегодняшний день первичным семеноводством и созданием питомников исходного материала могут заниматься только те предприятия, которые имеют научно-материальную базу. Этими предприятия могут быть обособленное подразделение ФГБНУ ФНЦ ЛК в г. Смоленске, где ведется селекция и семеноводство льна долгунца, и ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА, где с 2020 года ведется отбор элитных растений.

Таблица 44. Расчет семеноводческих площадей и потребность в семенном материале для 2х сортов в оригинальном семеноводстве на базе ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА

∑1278,6

Данные таблицы по расчету семеноводческих площадей и потребности семян показывают необходимость отбора элитных растений в количестве 7-8 тыс. растений, что позволяет наладить производство элиты в необходимом количестве.

Таблица 45. Расчет семеноводческих площадей и потребность в семенном материале для сортов льна-долгунца в оригинальном и элитном семеноводстве

I репродукция не менее 6 тыс.га

II – не менее 7 тыс.га

III – не менее 5 тыс. га

Для расширения площадей по производству льна-долгунца необходимо создание и организация льняного комплекса (кластера) не только по производству, но и переработке продукции. Задачи комплекса (кластера) включают следующие направления:

— создание новых высокотехнологических сортов льна, характеризующихся высоким содержание длинного волокна;

Департамент Смоленской области по сельскому хозяйству и продовольствию (координатор)

Элитно-семеноводческие хозяйства

ФГБУ ГСАС «Смоленская»

ФГБНУ Смоленская ГОСХОС

Филиал ФГБУ «Госсорткомиссия» по Смоленской области

Межрегиональный льняной кластер

Научно-учебный центр льноводства и картофелеводства

ФГБОУ ВО

Смоленская ГСХА

Ярцево

ФГБНУ Смоленская ГОСХОС

Вязьма

Предприятия по возделыванию льна-долгунца

17

16

15

13

14

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Предприятия по переработке льнопродукции

Вязьма

Ярцево

Гусино

Рисунок 11. Модель инфраструктуры научно-учебного центра (льноводство)

-создание конкурентоспособного фонда оригинального и элитного семенного материала новых отечественных сортов льна-долгунца;

-обеспечение сельскохозяйственных предприятий качественным семенным материалом новых российских сортов льна-долгунца с целью снижения зависимости текстильной промышленности и иных потребителей льнопродукции от поставок импортного сырья.

Направления участия ученых ФГБОУ ВО Смоленской ГСХА в развитии льноводческого кластера

1. Разработка и внедрение инновационных технических средств технологию уборки и переработки льна:

-модернизация подборщика льнотресты;

-модернизация пневмотранспорта тресты;

-оптимизация конструкция дезинтегратора (зубья, режущие лопатки) и согласование режимов работы этих устройств.

2. Конвергенция инновационных технологий и технического обеспечения первичной переработки льнотресты на блочно-модульных мобильных линиях.

3. Выделение зон развития льноводства области, приурочив их к действующим и планируемым предприятиям по первичной переработке льносырья.

4. Изучение пахотных земель выделенных зон на пригодность для производства высококачественной льнопродукции.

5. Разработка севооборотов со льном для указанных зон с учетом специализации сельскохозяйственных предприятий.

6. Создание и внедрение в производство инновационных сортов льна-долгунца с повышенным содержание высококачественного длинного льноволокна.

7. Разработка и внедрение инновационных приёмов и энегоэффективных сортовых технологий возделывания современных сортов льна-долгунца.

8. Внедрение технологии ускорения вылежки льнотресты с помощью нано- и микробиологических средств.

9. Оптимизация применения агрохимических средств с целью повышения агроэкономической и энергетической эффективности возделывания льна-долгунца.

10. Производство элитных семян современных сортов льна-долгунца.

11. Подготовка и переподготовка высококвалифицированных кадров для отрасли льноводство.

5.5 Расчеты затрат по производству и размножению исходного материала льна-долгунца

Без расчета затрат на производство и размножение исходного, оригинального и элитного семенного материала нельзя рассчитать экономическую эффективность ведения и разработок по этапам семеноводства льна-долгунца.

Таблица 46. Материальные затраты на организацию и производство питомников отбора и проверки потомств I года льна-долгунца